FR3043408A1 - PROCESS FOR THE TREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS INCLUDING THE GASIFICATION OF A POWDER OF A WOOD RESIDUE FROM A BIOCHEMICAL PROCESS FOR THE TREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS - Google Patents

PROCESS FOR THE TREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS INCLUDING THE GASIFICATION OF A POWDER OF A WOOD RESIDUE FROM A BIOCHEMICAL PROCESS FOR THE TREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de biomasse lignocellulosique incluant la gazéification d'un résidu ligneux en poudre. Le résidu ligneux provient d'un procédé de traitement biochimique de la biomasse lignocellulosique qui comporte une étape de prétraitement en voie humide, par chauffage en conditions acides et/ou d'auto-hydrolyse pour produire un substrat prétraité. Ledit substrat, éventuellement séparé d'une fraction liquide, est soumis à une hydrolyse enzymatique et est éventuellement soumis à une fermentation séparée ou concomitante à l'hydrolyse, ladite fermentation étant suivie d'une distillation. Le résidu ligneux est séparé en aval de l'hydrolyse. Il est séché et conditionné pour obtenir le résidu ligneux en poudre dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900µm, la teneur en eau inférieure à 20% pds, une densité de grain d'entre 500 et 900 kg/m3et une vitesse minimale de fluidisation est supérieure à zéro et inférieure à 0.15m/s, La poudre, seule ou en mélange, est introduite dans un gaz de fluidisation à une vitesse supérieure ou égale à la vitesse minimale de fluidisation. L'invention est particulièrement adaptée pour la production de gaz de synthèse, en particulier dans un procédé de production de biocarburants.The invention relates to a method for treating lignocellulosic biomass including the gasification of a powdery woody residue. The woody residue is derived from a biochemical process for treating lignocellulosic biomass that includes a wet pretreatment stage, heating under acidic conditions and / or self-hydrolysis to produce a pretreated substrate. Said substrate, optionally separated from a liquid fraction, is subjected to enzymatic hydrolysis and is optionally subjected to fermentation that is separate or concomitant with hydrolysis, said fermentation being followed by distillation. The woody residue is separated downstream of the hydrolysis. It is dried and conditioned to obtain the woody powder residue whose particle size is between 15 and 900 μm, the water content less than 20% by weight, a grain density of between 500 and 900 kg / m3 and a minimum fluidization speed. is greater than zero and less than 0.15m / s. The powder, alone or as a mixture, is introduced into a fluidization gas at a speed greater than or equal to the minimum fluidization speed. The invention is particularly suitable for the production of synthesis gas, in particular in a biofuel production process.

Description

DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne un procédé de traitement de biomasse lignocellulosique incluant la gazéification d’un résidu ligneux en poudre qui provient d’un procédé de traitement biochimique de biomasse lignocellulosique.The present invention relates to a method for treating lignocellulosic biomass including the gasification of a woody powder residue which comes from a biochemical process of lignocellulosic biomass.

Cette poudre est particulièrement bien adaptée à la production de gaz de synthèse ou « syngas » (contenant notamment CO et H2) dans un gazéifieur à flux entraîné, en vue, par exemple, de sa valorisation en biocarburant de 2eme génération (bio-diesel de synthèse) par voie thermochimique (également appelée chaîne « BTL », acronyme de l’expression anglo saxonne Biomass To Liquid). Toute autre utilisation du gaz de synthèse issu de la gazéification de ce résidu rentre dans le cadre de la présente invention.This powder is particularly well suited to the production of synthesis gas or "syngas" (containing in particular CO and H2) in a driven flow gasifier, with a view, for example, of its recovery in 2nd generation biofuel (bio-diesel from synthesis) thermochemically (also called "BTL" chain, acronym for the Anglo-Saxon term Biomass To Liquid). Any other use of the synthesis gas resulting from the gasification of this residue is within the scope of the present invention.

Le résidu ligneux produit selon la présente invention est un coproduit de la valorisation de la biomasse lignocellulosique par voie dite biochimique conduisant à la production de sucres et/ou d’alcools à partir des sucres présents dans la biomasse lignocellulosique.The woody residue produced according to the present invention is a co-product of the valorization of lignocellulosic biomass by the so-called biochemical path leading to the production of sugars and / or alcohols from the sugars present in the lignocellulosic biomass.

ART ANTERIEURPRIOR ART

Le procédé de production de svnaasThe production process of svnaas

La production de « syngas », notamment par une voie BTL, et en particulier dans un gazéifieur à flux entraîné, comporte, dans une première étape, un prétraitement de la biomasse lignocellulosique native pour réduire la charge à l'état d'une poudre finement broyée (entre 50 et 200pm) et facilement fluidisable de manière à permettre le transport pneumatique et l'injection de la charge biomasse dans l’unité de gazéification dont les conditions de fonctionnement sont typiquement une pression P comprise entre 20 et 45 bars (1 bar = 0,1 MPa) et une température T comprise entre 1200°C et 1600°C.The production of "syngas", in particular via a BTL pathway, and in particular in a driven flow gasifier, comprises, in a first step, a pretreatment of the native lignocellulosic biomass to reduce the charge in the form of a finely powdered powder. ground (between 50 and 200 μm) and easily fluidizable so as to allow pneumatic transport and injection of the biomass feed into the gasification unit, the operating conditions of which are typically a pressure P of between 20 and 45 bar (1 bar = 0.1 MPa) and a temperature T between 1200 ° C and 1600 ° C.

Dans la seconde étape de gazéification, la matière carbonée est oxydée partiellement en présence d’oxygène et de vapeur d’eau dans l’unité de gazéification ou gazéifieur.In the second gasification step, the carbonaceous material is partially oxidized in the presence of oxygen and water vapor in the gasification or gasification unit.

La présente invention concerne la première étape de prétraitement de la biomasse lignocellulosique. L’unité de gazéification ayant besoin d’être finement régulée et alimentée avec un débit de charge solide homogène, le prétraitement de la biomasse est une phase indispensable pour permettre le bon fonctionnement des étapes ultérieures de fluidisation et de gazéification.The present invention relates to the first step of pretreatment of lignocellulosic biomass. Since the gasification unit needs to be finely regulated and fed with a homogeneous solid charge flow rate, the pretreatment of the biomass is an essential phase to allow the smooth operation of the subsequent stages of fluidization and gasification.

La gazéification peut être effectuée dans un gazéifieur à lit ou flux entraîné à injection sèche, c’est-à-dire d’un gazéifieur destiné à la production à haute T et P de « syngas >> par voie sèche.The gasification can be carried out in a bed-type gasifier or a dry injection driven gasifier, that is to say a gasifier for the production of high T and P "syngas" by the dry route.

Le principe de cette technologie, qui est éprouvée pour des charges fossiles comme le charbon, est basé sur le transport pneumatique d’une charge pulvérisée jusqu’à l’entrée d’un brûleur qui est alimenté aussi en oxygène et/ou vapeur d’eau. Lorsque cette technologie est appliquée à des charges lignocellulosiques, le principal verrou technique est le système d’alimentation et transport pneumatique en amont du gazéifieur.The principle of this technology, which is proven for fossil fuels such as coal, is based on the pneumatic transport of a pulverized charge to the inlet of a burner which is also supplied with oxygen and / or steam. water. When this technology is applied to lignocellulosic feedstocks, the main technical lock is the feed and pneumatic conveying system upstream of the gasifier.

Ce système est essentiellement un lit fluidisé qui opère dans le régime de fluidisation homogène, avec un gaz inerte, typiquement N2 ou C02. La différence de pression entre ce lit fluidisé et le gazéifieur à flux entraîné permet le transport pneumatique des particules solides vers ce dernier. Une fois dans le gazéifieur (P = 20-45 bars) la charge pulvérisée est gazéifiée très rapidement (temps de séjour inférieur à 2s) pour produire un syngas (mélange notamment de H2 + CO) qui peut être ensuite valorisé par plusieurs voies différentes (synthèse Fischer-Tropsch, méthanation, production d’hydrogène...). D’autres procédés intègrent cette technologie pour la gazéification des charges biomasse. C’est le cas de la chaîne BTL (Biomass To Liquid), qui considère de manière générale un prétraitement thermique et mécanique de la biomasse lignocellulosique (torrefaction+broyage) avant gazéification.This system is essentially a fluidized bed that operates in the homogeneous fluidization regime, with an inert gas, typically N2 or CO2. The pressure difference between this fluidized bed and the entrained gasifier allows pneumatic transport of the solid particles thereto. Once in the gasifier (P = 20-45 bar) the sprayed charge is gasified very rapidly (residence time of less than 2 seconds) to produce a syngas (in particular a mixture of H2 + CO) which can then be recovered by several different routes ( Fischer-Tropsch synthesis, methanation, hydrogen production ...). Other processes incorporate this technology for the gasification of biomass feeds. This is the case of the BTL (Biomass To Liquid) chain, which generally considers thermal and mechanical pretreatment of lignocellulosic biomass (torrefaction + grinding) before gasification.

La fluidisation homogène implique un lit expansé mais sans création des bulles afin de permettre une alimentation continue et stable au brûleur du gazéifieur. Par ailleurs, il est aussi souhaité de minimiser la vitesse de fluidisation afin de limiter le débit de gaz inerte qui sera injecté au gazéifieur. La vitesse de fluidisation s’entend comme la vitesse superficielle du fluide, i.e.le ratio entre le débit volumique de gaz et la section de l’équipement dans lequel a lieu la fluidisation, sans prise en compte de la présence du solide à fluidiser. La vitesse minimale de fluidisation est une caractéristique propre à la poudre solide qui correspond au débit minimum de gaz nécessaire à la mise en fluidisation de la poudre. La vitesse minimale de fluidisation est mesurée selon la norme ASTM D7743-12 « Standard Test Method for Measuring the Minimum Fluidization Velocities of Free Flowing Powders ».Homogeneous fluidization involves an expanded bed but without creating bubbles to allow a continuous and stable supply to the gasifier burner. Moreover, it is also desirable to minimize the fluidization speed in order to limit the flow of inert gas which will be injected into the gasifier. The fluidization velocity is understood as the superficial velocity of the fluid, i.e. the ratio between the volume flow rate of gas and the section of the equipment in which the fluidization takes place, without taking into account the presence of the solid to be fluidized. The minimum fluidization speed is a specific characteristic of the solid powder which corresponds to the minimum flow rate of gas necessary for the fluidization of the powder. The minimum fluidization rate is measured according to ASTM Standard D7743-12 "Standard Test Method for Measuring the Minimum Fluidization Velocities of Free Flowing Powders".

Le régime de fluidisation homogène correspond aux particules de type A selon la classification de Geldart (Ref : « Types of Gas Fluidisation », D. Geldart, PodwerThe homogeneous fluidization regime corresponds to type A particles according to the Geldart classification (Ref: "Types of Gas Fluidisation", D. Geldart, Podwer

Technology,7, pp 285-292, 1973) caractérisées par des faibles diamètre et masse volumique du grain.Technology, 7, pp 285-292, 1973) characterized by small diameter and density of the grain.

Cette classification s’applique principalement à des particules sphériques et ne tient pas compte des particules avec des facteurs de forme très différents à l’unité (particules fibreuses).This classification applies mainly to spherical particles and does not take into account particles with very different form factors (fibrous particles).

Or, les particules des matériaux lignocellulosiques se caractérisent par leur forme allongée qui dégrade la rhéologie du système et rend difficile la fluidisation du lit (création de passages préférentiels, par exemple).However, the particles of lignocellulosic materials are characterized by their elongated shape which degrades the rheology of the system and makes fluidization of the bed difficult (creation of preferential passages, for example).

Concernant le cas de la chaîne BTL, la charge biomasse ou matière première ligno-cellulosique est le plus souvent disponible sous forme de plaquettes forestières, de copeaux de bois qui ont généralement la forme de parallélépipèdes de dimensions typiques 50 x 30 x 5 mm. La paille ou d’autres résidus herbacés peuvent aussi servir de charge à la chaîne BTL, le plus souvent sous la forme de boulettes ou d’extrudés.Regarding the case of the BTL chain, the biomass feedstock or lignocellulosic feedstock is most often available in the form of wood chips, wood chips which generally have the shape of parallelepipeds of typical dimensions 50 x 30 x 5 mm. Straw or other herbaceous residues can also be used as BTL chain feed, usually in the form of pellets or extrudates.

Dans un procédé particulièrement intéressant, la charge, après une phase de séchage, est torréfiée. La torréfaction étant un traitement thermique entre 200°C et 300°C en atmosphère non-oxydante qui dégrade majoritairement les hémicelluloses ainsi qu'une fraction de la cellulose et de la lignine.In a particularly interesting process, the filler, after a drying phase, is roasted. Roasting is a heat treatment between 200 ° C and 300 ° C in a non-oxidizing atmosphere which degrades the hemicelluloses mainly and a fraction of the cellulose and lignin.

Ce prétraitement fragilise les fibres et facilite le broyage ultérieur de manière à obtenir une poudre ayant de meilleures propriétés de transport pneumatique. Une phase de pelletisation (pastillage) du produit torréfié peut être nécessaire dans le cas d'une configuration décentralisée (la préparation de la charge et la gazéification se trouvant dans des sites différents), de manière à densifier la charge en vue de son transport.This pretreatment weakens the fibers and facilitates the subsequent grinding so as to obtain a powder having better pneumatic transport properties. A pelletisation step (pelletization) of the roasted product may be necessary in the case of a decentralized configuration (the preparation of the feedstock and the gasification being in different sites), so as to densify the load with a view to its transport.

En l’état actuel des connaissances, l'étape de torréfaction présente les inconvénients suivants : - Les procédés actuels de torréfaction pour ce type de charges sont encore en cours de développement. Aussi, dans ce contexte, il n'existe pas actuellement de procédé commercial mature de torréfaction. - On a pu constater qu’elle peut générer une perte de masse qui peut devenir importante, ce qui diminue notablement le rendement matière de la chaîne complète. Ainsi certains auteurs ont pu considérer que la perte pouvait aller jusqu’à 30% alors que les spécifications étaient atteintes (« BioTfueL Project: Targeting theIn the current state of knowledge, the roasting step has the following drawbacks: - Current roasting processes for this type of charges are still under development. Also, in this context, there is currently no mature commercial roasting process. It has been found that it can generate a loss of mass which can become significant, which significantly reduces the material yield of the complete chain. So some authors have been able to consider that the loss could go up to 30% while the specifications were reached ("BioTfueL Project: Targeting the

Development of Second-Generation Biodiesel and Biojet Fuels », J.-C. Viguié, N. Ullrich, P. Porot, L. Bournay, M. Hecquet and J. Rousseau, Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP Energies nouvelles, Vol. 68 (2013), No. 5). - Les technologies existantes de torréfaction ne permettent pas de très fortes capacités, et sont limitées à environ 10 tMS/h, exprimé en tonnes de matière sèche par heure. Or la capacité d'une chaîne BTL industrielle étant de l’ordre de 100 tMS/h, il existe toujours un décalage important, pouvant aller jusqu’à un facteur 10. Ceci est particulièrement pénalisant pour le bilan économique de la chaîne dans le cas d'une configuration centralisée puisqu’il serait nécessaire de multiplier le nombre de lignes de torréfaction, avec un impact très important sur le coût d’investissement total.Development of Second-Generation Biodiesel and Biojet Fuels, J.-C. Viguié, N. Ullrich, P. Porot, L. Bournay, M. Hecquet and J. Rousseau, Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP New Energies, Vol. 68 (2013), No. 5). Existing roasting technologies do not allow very high capacities, and are limited to about 10 tM / h, expressed in tonnes of dry matter per hour. However, the capacity of an industrial BTL chain is of the order of 100 tMS / h, there is still a significant shift, up to a factor of 10. This is particularly detrimental for the economic balance of the chain in the case a centralized configuration since it would be necessary to multiply the number of roasting lines, with a very significant impact on the total investment cost.

De plus, la contrainte essentielle de la phase de torréfaction est l'obtention d'une poudre fine (d’environ 100 pm) et avec des particules peu fibreuses (ratio largeur/longueur le plus proche possible de 1) de manière à faciliter sa coulabilité et son transport pneumatique en phase dense.In addition, the essential constraint of the roasting phase is obtaining a fine powder (about 100 μm) and with low fibrous particles (ratio width / length as close as possible to 1) so as to facilitate its flowability and its pneumatic transport in dense phase.

Dans l'état actuel des développements, la torréfaction permet d’obtenir de meilleures propriétés que celles des poudres non traitées, mais ne résout pas complètement les problématiques de transport des poudres.In the current state of development, roasting provides better properties than untreated powders, but does not completely solve the problems of powder transport.

Par ailleurs, pour l’économie de la chaîne BTL, il est important d’avoir des capacités de traitement élevées afin de bénéficier de l’économie d’échelle sur le gazéifieur.Moreover, for the economics of the BTL chain, it is important to have high processing capacities in order to benefit from economies of scale on the gasifier.

Or, en raison des difficultés liées à la collecte de la biomasse (rayon limité, matière peu dense, coût de transport plus élevé que pour un liquide), la capacité d’une chaîne BTL en biomasse peut être limitée par la ressource disponible. Les acteurs industriels envisagent donc aussi la transformation de la biomasse en co-processing avec d’autres matières premières, notamment le charbon ou le pet-coke (même référence, article BioTfueL). Ce co-processing implique une certaine flexibilité des équipements en place à plusieurs types de charge et une harmonisation des propriétés des charges issues de différentes sources lorsque les limites de flexibilité d’opération des équipements sont atteintes. En général, les gazéifieurs à flux entraîné avec injection sèche utilisent des charbons pulvérisés dont la granulométrie est de l’ordre de 50 à 150pm, cette granulométrie basse est rendue nécessaire pour assurer une conversion poussée, de plus de 90%, dans l’étape de gazéification. Dans ces gammes de granulométrie, les propriétés de la poudre sont très adaptée au transport pneumatique par fluidisation. L’utilisation de charge issue de la biomasse pose d’autres problèmes : la granulométrie minimale n’est plus dictée par la réactivité, car celle de la biomasse est plus élevée que celle du charbon autorisant des diamètre de particules plus élevées, mais par les propriétés de transport. En effet, la biomasse présente des propriétés de transport nettement dégradées par rapport au charbon d’une part et d’autre part, en l’absence de prétraitement, les besoins énergétiques liés au broyage sont plus élevés pour la biomasse que pour le charbon, rendant très coûteux énergétiquement l’atteinte de granulométrie inférieure à 1 mm voire à 500pm.However, because of the difficulties related to the collection of biomass (limited radius, sparse material, transport cost higher than for a liquid), the capacity of a BTL chain in biomass can be limited by the available resource. Industrial players are also considering the transformation of biomass into co-processing with other raw materials, notably coal or petcoke (same reference, BioTfueL article). This co-processing involves a certain flexibility of the equipment in place with several types of load and a harmonization of the properties of the loads coming from different sources when the limits of flexibility of operation of the equipment are reached. In general, dry injection driven flow gasifiers use pulverized coals whose particle size is of the order of 50 to 150 μm, this low particle size is made necessary to ensure a greater conversion of more than 90% in step gasification. In these ranges of particle size, the properties of the powder are very suitable for pneumatic transport by fluidization. The use of biomass feed poses other problems: the minimum particle size is no longer dictated by reactivity, because that of biomass is higher than that of coal allowing higher particle diameters, but by transport properties. Indeed, biomass has transport properties significantly degraded compared to coal on the one hand and secondly, in the absence of pretreatment, energy requirements related to grinding are higher for biomass than for coal, making it very energy-intensive to achieve particle size less than 1 mm or even 500pm.

Pour remédier à ces inconvénients, il a été recherché un procédé industriel dans lequel le prétraitement de la biomasse lignocellulosique pour produire du gaz de synthèse (syngas) ne nécessiterait pas de torréfaction.To overcome these drawbacks, an industrial process has been sought in which the pretreatment of lignocellulosic biomass to produce synthesis gas (syngas) would not require roasting.

La présente invention propose de remplacer, en totalité ou en partie, la charge torréfiée issue de biomasse lignocellulosique native par un résidu ligneux en poudre issu d’un procédé biochimique de traitement de biomasse lignocellulosique, en particulier d’un procédé biochimique pour production de biocarburants.The present invention proposes to replace, in whole or in part, the roasted load derived from native lignocellulosic biomass by a woody residue powder resulting from a biochemical process for treating lignocellulosic biomass, in particular a biochemical process for producing biofuels .

Le procédé de traitement biochimique de la biomasse lignocellulosiqueThe process of biochemical treatment of lignocellulosic biomass

Le principe du procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique par des procédés biochimiques utilise une étape d'hydrolyse enzymatique de la cellulose contenue dans les matières végétales pour produire du glucose. De tels procédés sont bien connus.The principle of the process of converting lignocellulosic biomass by biochemical processes uses a step of enzymatic hydrolysis of the cellulose contained in the plant material to produce glucose. Such methods are well known.

Le glucose obtenu peut ensuite être fermenté en différents produits tels que des alcools ou des solvants (éthanol, acétone, 1,3-propanediol, 1-butanol, iso-butanol, 1,4-butanediol...) ou des acides (acide acétique, acide lactique, acide 3-hydroxypropionique, acide fumarique, acide succinique,...). Aujourd’hui l’éthanol est le produit le plus étudié.The glucose obtained can then be fermented into various products such as alcohols or solvents (ethanol, acetone, 1,3-propanediol, 1-butanol, isobutanol, 1,4-butanediol, etc.) or acids (acid acetic acid, lactic acid, 3-hydroxypropionic acid, fumaric acid, succinic acid, etc.). Today ethanol is the most studied product.

Le procédé de transformation biochimique des matériaux lignocellulosiques en éthanol comprend en général une étape de prétraitement physico-chimique, suivie d'une étape d'hydrolyse enzymatique utilisant un cocktail enzymatique, d'une étape de fermentation éthanolique des sucres libérés et d'une étape de purification des produits de fermentation. Un exemple est donné par le document "Ethanol from lignocellulosics: A review of the economy", M. von Silvers et G. Zacchi, Bioresource Technology 56 (1996) 131-140.The process for the biochemical transformation of lignocellulosic materials into ethanol generally comprises a physicochemical pretreatment step, followed by an enzymatic hydrolysis step using an enzymatic cocktail, an ethanolic fermentation step of the released sugars and a step purification of fermentation products. An example is given by the document "Ethanol from lignocellulosics: A review of the economy", M. von Silvers and G. Zacchi, Bioresource Technology 56 (1996) 131-140.

La cellulose et éventuellement les hémicelluloses sont les cibles de l’hydrolyse enzymatique mais ne sont pas directement accessibles aux enzymes. C’est la raison pour laquelle ces substrats doivent subir un prétraitement précédant l’étape d’hydrolyse enzymatique. Le prétraitement vise à modifier les propriétés physiques et physico-chimiques du matériau lignocellulosique, en vue d'améliorer l'accessibilité de la cellulose emprisonnée au sein de la matrice de lignine et d'hémicellulose. Différentes configurations existent pour ce prétraitement, comme reporté par exemple dans le document «Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review », M. Balat, Energy Conversion and Management 52 (2011) 858-875.Cellulose and possibly hemicelluloses are targets for enzymatic hydrolysis but are not directly accessible to enzymes. This is the reason why these substrates must undergo a pretreatment preceding the enzymatic hydrolysis step. The purpose of the pretreatment is to modify the physical and physicochemical properties of the lignocellulosic material, with a view to improving the accessibility of the cellulose trapped within the lignin and hemicellulose matrix. Various configurations exist for this pretreatment, as reported for example in the document "Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review", M. Balat, Energy Conversion and Management 52 (2011) 858-875.

On peut distinguer les prétraitements en fonction de leurs actions sur les trois composés majoritaires de la biomasse lignocellulosique que sont la cellulose, l’hémicellulose et la lignine.Pretreatments can be distinguished by their actions on the three major components of the lignocellulosic biomass cellulose, hemicellulose and lignin.

Les prétraitements en conditions acides, par ajout d’un catalyseur acide et/ou par autohydrolyse de fonctions acides présentes dans la biomasse, vont favoriser l’accessibilité de la cellulose en hydrolysant la partie hémicellulosique de la biomasse.Pretreatments under acid conditions, by addition of an acid catalyst and / or by autohydrolysis of acid functions present in the biomass, will promote the accessibility of the cellulose by hydrolyzing the hemicellulosic part of the biomass.

Le prétraitement peut aussi comporter une action mécanique, notamment par détente (explosion à la vapeur).The pretreatment may also include a mechanical action, especially by relaxation (steam explosion).

Les paramètres du prétraitement sont notamment la température, la pression, la durée, la présence d'acide (type et concentration). Ces paramètres agissent ensemble sur l’avancement de l’hydrolyse des hémicelluloses dans le réacteur de prétraitement et sur la réactivité résultante du substrat produit. Dans une certaine mesure l’effet de certains paramètres est interchangeable, par exemple, une durée plus longue peut compenser une température moins élevée. Ces prétraitements ont une action limitée sur la lignine qui reste majoritairement sous forme solide. D’autres prétraitements opèrent en milieu alcalin et/ou dans un solvant de la lignine, comme les procédés Organosolv ou alcalins, qui visent à une séparation de la fraction lignine par solubilisation, ce qui a lieu, avec généralement une partie des hémicelluloses.The pretreatment parameters include temperature, pressure, duration, presence of acid (type and concentration). These parameters act together on the progress of hydrolysis of hemicelluloses in the pretreatment reactor and on the resulting reactivity of the substrate produced. To a certain extent the effect of some parameters is interchangeable, for example, a longer duration can compensate for a lower temperature. These pretreatments have a limited action on lignin which remains predominantly in solid form. Other pretreatments operate in an alkaline medium and / or in a lignin solvent, such as the organosolv or alkaline processes, which aim at a separation of the lignin fraction by solubilization, which takes place, with generally a part of the hemicelluloses.

En vue de la conversion du substrat en sucres monomères, une hydrolyse enzymatique est ensuite menée sur le substrat prétraité (i.e. qui contient le solide). Elle est réalisée au moyen d’enzymes produites par un microorganisme. La solution enzymatique ajoutée au substrat prétraité contient des enzymes qui décomposent la cellulose et les hémicelluloses en solution de sucres contenant notamment du glucose.In order to convert the substrate to monomeric sugars, enzymatic hydrolysis is then conducted on the pretreated substrate (i.e. which contains the solid). It is performed using enzymes produced by a microorganism. The enzymatic solution added to the pretreated substrate contains enzymes that break down cellulose and hemicelluloses in solution of sugars containing in particular glucose.

Les sucres disponibles sont ensuite fermentés vers le ou les produits d’intérêt, comme par exemple l’éthanol.The available sugars are then fermented to the product or products of interest, such as ethanol.

On distingue trois étapes principales : l’hydrolyse enzymatique, la fermentation du glucose (et par extension des sucres en C6 tels que mannose, galactose selon les propriétés de la souche), la fermentation du xylose (et par extension des sucres en C5 tel que l’arabinose selon les propriétés de la souche).There are three main stages: enzymatic hydrolysis, fermentation of glucose (and by extension of C6 sugars such as mannose, galactose according to the properties of the strain), fermentation of xylose (and by extension of C5 sugars such as arabinose according to the properties of the strain).

Ces trois étapes peuvent être conduites de manière séparée ou concomitante conduisant à différents schémas de procédé, cela est discuté par exemple dans le document « Assessment of Combinations between Pretreatment and Conversion Configurations for Bioethanol Production», Conde-Mejia et al., ACS Sustainable Chem. Eng. 2013, 1, 956-965.These three steps can be conducted separately or concomitantly leading to different process schemes, this is discussed for example in the document "Assessment of Combinations between Pretreatment and Conversion Configurations for Bioethanol Production", Conde-Mejia et al., ACS Sustainable Chem . Eng. 2013, 1, 956-965.

Aujourd’hui, aucune configuration ne ressort comme optimale, l’évaluation étant dépendante à la fois du type de biomasse considérée, du prétraitement sélectionné et des spécificités des biocatalyseurs (enzymes et microorganisme fermentaire) retenus. Néanmoins, ces configurations ont en commun que seuls les sucres sont valorisés en produits d’intérêt par voie fermentaire.Today, no configuration emerges as optimal, the evaluation being dependent on both the type of biomass considered, the pretreatment selected and biocatalyst specificities (enzymes and microorganism fermentaire) selected. Nevertheless, these configurations have in common that only sugars are valued in products of interest by fermentation.

Après fermentation, une étape de séparation a lieu pour récupérer les produits. Par exemple, cette étape peut comporter une distillation pour concentrer l’éthanol, le fond de colonne contenant alors un mélange liquide-solide qui peut être traité sur un outil de séparation solide/liquide comme un filtre-presse pour obtenir un gâteau contenant le solide résiduel.After fermentation, a separation step takes place to recover the products. For example, this step may include distillation to concentrate the ethanol, the bottom of the column then containing a liquid-solid mixture which can be treated on a solid / liquid separation tool such as a filter press to obtain a cake containing the solid residual.

Ainsi, un co-produit des procédés de production de biocarburants par voie biochimique est le solide résiduel obtenu après l’étape d’hydrolyse enzymatique ou de fermentation ou de séparation, appelé résidu ligneux, qui contient la lignine non-valorisable par voie fermentaire, des polymères résiduels de sucres sous forme cellulose ou hémicellulose présents à cause d’une hydrolyse incomplète, ainsi que d’autres composés non fermentescibles de la biomasse native comme une partie des cendres. Selon la configuration du procédé retenue, ce solide peut-être extrait en différents points du schéma de procédé et notamment : après l’étape d’hydrolyse enzymatique, après l’étape de fermentation ou après l’étape de séparation de l’éthanol.Thus, a by-product of biochemical biofuel production processes is the residual solid obtained after the enzymatic hydrolysis or fermentation or separation step, called the ligneous residue, which contains the fermentable non-recoverable lignin, residual polymers of sugars in cellulose or hemicellulose form present due to incomplete hydrolysis, as well as other non-fermentable compounds of the native biomass as part of the ashes. Depending on the configuration of the process used, this solid can be extracted at various points in the process diagram and in particular: after the enzymatic hydrolysis step, after the fermentation step or after the ethanol separation step.

Dans les schémas actuels connus, ce solide est valorisé par combustion pour fournir l’énergie (électricité) au procédé comme décrit dans le document « Process Design and Economies for Biochemical Conversion of Lignocellulosic Biomass to Ethanol », Humbird et al., NREL/TP-5100-47764, May 2011 ou encore dans le document précédemment cité de M. von Silvers.In the current known schemes, this solid is recovered by combustion to supply energy (electricity) to the process as described in the document "Process Design and Economics for Biochemical Conversion of Lignocellulosic Biomass to Ethanol", Humbird et al., NREL / TP -5100-47764, May 2011 or in the aforementioned document by M. von Silvers.

Dans la demande de brevet WO-14/091103, le solide ayant subi l’hydrolyse enzymatique, et obtenu à la distillation de l’alcool, subit un traitement chimique. Ce solide, éventuellement lavé et séché, subit une cuisson dans un milieu comprenant un sel inorganique hydraté. Le solide résiduel est à nouveau soumis à une hydrolyse enzymatique. Le séchage est effectué par tout moyen connu de l’homme du métier à une température d’au moins 20°C et de telle façon que la teneur en eau résiduelle soit inférieure à 30% pds.In the patent application WO-14/091103, the solid having undergone enzymatic hydrolysis, and obtained in the distillation of the alcohol, undergoes a chemical treatment. This solid, optionally washed and dried, is fired in a medium comprising a hydrated inorganic salt. The residual solid is again subjected to enzymatic hydrolysis. The drying is carried out by any means known to those skilled in the art at a temperature of at least 20 ° C and such that the residual water content is less than 30% by weight.

Des essais de gazéification et/ou de pyrolyse du résidu ligneux dans différents systèmes ont été conduits. En particulier, Ohrman et al. ont conduit des essais à l’échelle du pilote sur un gazéifieur à flux entraîné à une pression du gazéifieur de 2 bars, décrit dans le document « Pressurized oxygen blown entrained flux gasification of a biorefinery lignin residue », Ohrman et al., Fuel Processing Technology 115 (2013),pp 130-138. Le résidu ligneux produit a été broyé avec un broyeur équipé d’une grille à 750pm. La stabilité de l’opération de gazéification, effectuée sur moins de 4 heures, a été difficile avec au total trois arrêts du pilote. Le premier arrêt à eu lieu au bout de 64 minutes. Des photographies du gazéifieur montrent des mouvements de la flamme, que les auteurs imputent à de légères variations dans l’alimentation de la charge et les différentes tailles de particules présentes dans celle-ci. Les deux autres arrêts, bien que plus courts, peuvent être très clairement vus sur les compositions du gaz en sortie et sur la température dans le réacteur, et traduisent une opération trop instable pour un fonctionnement acceptable à l’échelle industrielle. D’autre part, les auteurs insistent sur les besoins de réduire la quantité d’azote introduite dans le système notamment pour augmenter l’efficience du système.Gasification and / or pyrolysis tests of the woody residue in different systems have been conducted. In particular, Ohrman et al. conducted pilot-scale tests on a flow gasifier driven at a gas pressure of 2 bar, described in "Pressurized oxygen blown entrained flow gasification of a biorefinery lignin residue", Ohrman et al., Fuel Processing Technology 115 (2013), pp 130-138. The woody residue produced was milled with a mill equipped with a grid at 750 μm. The stability of the gasification operation, carried out in less than 4 hours, was difficult with a total of three pilot stops. The first stop was after 64 minutes. Photographs of the gasifier show movements of the flame, which the authors attribute to slight variations in the feed of the load and the different sizes of particles present in it. The other two stops, although shorter, can be very clearly seen on the output gas compositions and the temperature in the reactor, and reflect an operation too unstable for acceptable operation on an industrial scale. On the other hand, the authors emphasize the need to reduce the amount of nitrogen introduced into the system, in particular to increase the efficiency of the system.

Aussi, il a été recherché un procédé industriel de gazéification (production de syngas) à partir d’un résidu ligneux, procédé qui ne présente donc pas les inconvénients ci-dessus mentionnés, qui soit stable dans le temps et qui permette des performances au moins égales à celles de l’art antérieur sans résidu ligneux.Also, it has been sought an industrial process of gasification (production of syngas) from a woody residue, which method does not have the aforementioned drawbacks, which is stable over time and which allows performance at least equal to those of the prior art without wood residue.

RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

La présente invention décrit un procédé de gazéification de la biomasse ligno-cellulosique comprenant une étape de production d’un résidu ligneux en poudre qui peut être injecté en gazéification sans étape de torréfaction préalable et qui permet de lever les inconvénients liés à cette technologie de torréfaction. De plus, le résidu ligneux en poudre proposé dans la présente invention permet d’améliorer les propriétés de transport d’une autre poudre facilitant ainsi le traitement commun des poudres (co-processing). L’utilisation de ce résidu ligneux en poudre présente de nombreux avantages : - il n’est pas nécessaire d’avoir recours à une étape de torréfaction pour le préparer, - il est dépourvu du caractère fibreux de la biomasse native ; en particulier il peut présenter statistiquement des particules globalement sphériques, c’est-à-dire des particules de ratio largeur sur longueur proche de 1 ; il présente d’excellentes propriétés de fluidisation homogène par un gaz (régime de fluidisation dans lequel la vitesse du gaz est comprise entre la vitesse minimale de fluidisation et la vitesse minimale de bullage). Ainsi, la poudre obtenue selon le procédé décrit dans ce brevet, bénéficie des propriétés nécessaires à une injection pneumatique, notamment dans un gazéifieur à flux entraîné. Ceci permet la valorisation de ce résidu vers des produits de plus forte valeur ajoutée. - cette poudre a un impact positif sur les propriétés de transport pneumatique lorsqu’elle se retrouve en mélange avec d’autres poudres d’origine lignocellulosique aux propriétés de fluidisation moins avantageuses. Ainsi, elle permet une flexibilité sans surcoût et donc de valoriser plus facilement d’autres charges. Cela permet aussi un élargissement des charges en entrée du procédé de gazéification. - il peut servir à l’alimentation d’un gazéifieur choisi parmi un gazéifieur à flux entraîné à injection sèche, un gazéifieur à flux entraîné avec alimentation slurry, un gazéifieur à lit fluidisé ou un gazéifieur à lit mobile ; ces différentes technologies aboutissent à la production d’un gaz de synthèse (syngas) plus ou moins riche en méthane, CO et H2 selon les conditions opératoires de la gazéification. - il convient particulièrement à l’alimentation d’un gazéifieur à lit entraîné à injection sèche, destiné à la production de syngas contenant majoritairement du CO et H2, et à très faible teneur en méthane et suies, ces propriétés sont notamment la conséquence de paramètres opératoires (température et pression élevées, temps de séjour court) spécifiques à cette technologie et bien connus de l’homme du métier. - lorsqu’un broyage est nécessaire, il nécessite une consommation énergétique moindre que sur charge native ou torréfiée, - les ratios O/C et H/C diminuent par rapport à la biomasse d’origine, ce qui signifie, d’après le diagramme de Van Krevelen, que le solide présente des propriétés plus proches du combustible solide de référence qui est le charbon. Le PCI du résidu est amélioré par rapport à celui de la biomasse native.The present invention describes a process for the gasification of lignocellulosic biomass comprising a step of producing a powdery woody residue that can be injected into gasification without a prior roasting step and that makes it possible to overcome the disadvantages associated with this roasting technology. . In addition, the woody powder residue proposed in the present invention makes it possible to improve the transport properties of another powder thus facilitating the common treatment of the powders (co-processing). The use of this powdery wood residue has many advantages: it is not necessary to use a roasting step to prepare it; it lacks the fibrous nature of the native biomass; in particular, it can statistically present globally spherical particles, that is to say particles with a width to length ratio close to 1; it has excellent fluidization properties homogeneous by a gas (fluidization regime in which the gas velocity is between the minimum fluidization speed and the minimum bubbling rate). Thus, the powder obtained according to the process described in this patent, has the properties necessary for pneumatic injection, in particular in a driven flow gasifier. This allows the recovery of this residue to higher value-added products. this powder has a positive impact on the pneumatic transport properties when it is mixed with other lignocellulosic powders with less advantageous fluidization properties. Thus, it allows flexibility without additional cost and therefore to more easily value other charges. This also allows a broadening of the input charges of the gasification process. it can be used to feed a gasifier selected from a dry injection driven flow gasifier, a slurry feed driven gasifier, a fluidized bed gasifier or a moving bed gasifier; these different technologies lead to the production of a synthesis gas (syngas) more or less rich in methane, CO and H2 according to the operating conditions of the gasification. it is particularly suitable for supplying a dry-injected driven bed gasifier intended for the production of syngas containing mainly CO and H2, and having a very low content of methane and soot, these properties being in particular the consequence of parameters operating procedures (high temperature and pressure, short residence time) specific to this technology and well known to those skilled in the art. - when grinding is necessary, it requires less energy consumption than on native or roasted load, - the O / C and H / C ratios decrease compared to the original biomass, which means, according to the diagram from Van Krevelen, that the solid has properties closer to the reference solid fuel which is coal. The ICP of the residue is improved over that of the native biomass.

Le résidu ligneux en poudre selon la présente invention tire ses caractéristiques favorables à la fluidisation notamment de l’action due à la combinaison : - d’un prétraitement par voie humide de la biomasse lignocellulosique qui permet d’hydrolyser en partie les hémicelluloses, - d’une hydrolyse enzymatique de la cellulose, qui est le polymère de sucres structurant de la biomasse lignocellulosique.The woody powder residue according to the present invention draws its characteristics favorable to the fluidization in particular of the action due to the combination of: - a wet pretreatment of the lignocellulosic biomass which makes it possible to partially hydrolyze the hemicelluloses, - d an enzymatic hydrolysis of cellulose, which is the structuring sugar polymer of lignocellulosic biomass.

Ces étapes sont communément rencontrées dans les procédés de production de biocarburants de seconde génération (i.e. à partir de biomasse lignocellulosique) par voie dite biochimique, notamment l’éthanol.These steps are commonly encountered in processes for producing second generation biofuels (i.e. from lignocellulosic biomass) by the so-called biochemical pathway, in particular ethanol.

Sous les actions combinées du prétraitement par voie humide et des enzymes, la biomasse lignocellulosique initiale est complètement déstructurée ce qui permet, après séchage puis décolmatage ou autre traitement mécanique précisé ci-après, d’obtenir des propriétés de transport particulièrement favorables.Under the combined actions of wet pretreatment and enzymes, the initial lignocellulosic biomass is completely destructured which allows, after drying and declogging or other mechanical treatment specified below, to obtain particularly favorable transport properties.

Selon la présente invention, de préférence, le résidu ligneux issu du procédé biochimique ne subit pas de traitement chimique. Il subit alors uniquement des traitements physiques.According to the present invention, preferably, the wood residue from the biochemical process does not undergo chemical treatment. He then undergoes only physical treatments.

Plus précisément, l’invention concerne un procédé de traitement de biomasse lignocellulosique comprenant : a) -une étape de préparation d’une poudre dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900pm, de préférence entre 20-500pm, ayant une teneur en eau inférieure à 20% pds, une densité de grain entre 500 et 900 kg/m3, et une vitesse minimale de fluidisation supérieure à zéro et inférieure à 0.15 m/s, de préférence inférieure à 0.1 m/s, b) -une étape de fluidisation d’une partie au moins de ladite poudre, seule ou en mélange, par injection d’un gaz de fluidisation à une vitesse supérieure ou égale à la vitesse minimale de fluidisation de ladite poudre, c) -une étape d’injection dudit milieu fluidisé dans une étape de gazéification pour produire un gaz de synthèse contenant CO et H2, et ladite étape a) de préparation de poudre comporte un traitement biochimique (étapes A à D) avec obtention d’un résidu ligneux et le traitement du résidu ligneux (étape E) avec obtention d’une poudre: A) -une étape de prétraitement de biomasse lignocellulosique effectuée par voie humide, par chauffage en conditions acides et/ou d’auto-hydrolyse, étape qui génère un substrat prétraité ; de préférence ledit prétraitement est une explosion à la vapeur en conditions acides, B) -une étape optionnelle de séparation liquide/solide de tout ou partie du substrat prétraité issu de l’étape (A) avec obtention d’un liquide et d’un substrat prétraité contenant le solide, C) -une étape d’hydrolyse enzymatique du substrat prétraité issu de l’étape (A) et/ou issu de l’étape optionnelle (B), effectuée en présence d’enzymes cellulolytiques ou hémicellulolytiques, C1/C2)-éventuellement une étape de fermentation (C1), l’hydrolyse et la fermentation ayant lieu simultanément ou séparément, et la fermentation étant suivie ou non d’une étape de séparation (C2), D) -une étape de séparation solide/liquide après hydrolyse enzymatique et/ou, lorsqu’elles existent après fermentation ou séparation, avec obtention d’un résidu ligneux, E) -une étape de séchage de façon à ce que sa teneur en eau soit inférieure à 20% pds, et conditionnement dudit résidu ligneux en poudre dépourvue du caractère fibreux et dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900pm.More specifically, the invention relates to a process for treating lignocellulosic biomass comprising: a) a step of preparing a powder whose particle size is between 15 and 900 μm, preferably between 20-500 μm, having a lower water content; at 20% wt, a grain density between 500 and 900 kg / m3, and a minimum fluidization speed greater than zero and less than 0.15 m / s, preferably less than 0.1 m / s, b) -a fluidization stage at least a part of said powder, alone or as a mixture, by injecting a fluidization gas at a speed greater than or equal to the minimum fluidization speed of said powder, c) a step of injecting said fluidized medium in a gasification step to produce a synthesis gas containing CO and H2, and said step a) of preparing the powder comprises a biochemical treatment (steps A to D) with obtaining a woody residue and the treatment of the residue. woody (step E) with obtaining a powder: A) a step of pretreatment of lignocellulosic biomass carried out wet, by heating under acidic conditions and / or self-hydrolysis, a step which generates a pretreated substrate; preferably said pretreatment is a steam explosion under acidic conditions, B) an optional liquid / solid separation step of all or part of the pretreated substrate resulting from step (A) to obtain a liquid and a pretreated substrate containing the solid, C) -a step of enzymatic hydrolysis of the pretreated substrate resulting from step (A) and / or resulting from the optional step (B), carried out in the presence of cellulolytic or hemicellulolytic enzymes, C1 / C2) - optionally a fermentation step (C1), the hydrolysis and the fermentation taking place simultaneously or separately, and the fermentation being followed or not by a separation step (C2), D) - a solid separation step / liquid after enzymatic hydrolysis and / or, when they exist after fermentation or separation, with obtaining a woody residue, E) -a drying step so that its water content is less than 20% by weight, and conditioning said woody powder residue lacking fibrous character and having a particle size of between 15 and 900 μm.

De préférence, résidu ligneux en poudre présente en outre une densité de grain entre 500 et 900kg/m3, une densité de chargement entre 200 et 400 kg/m3.Preferably, the woody powder residue further has a grain density between 500 and 900 kg / m3, a loading density between 200 and 400 kg / m3.

Le séchage a lieu généralement à une température de 80-150°C.The drying is generally carried out at a temperature of 80-150 ° C.

Le conditionnement est une opération physique pour séparer les particules agglomérées, par exemple par démottage et/ou décolmatage et/ou homogéinisation et/ou broyage et/ou pastillage-broyage de façon à obtenir une poudre dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900pm, de préférence entre 20-500pm, ayant une teneur en eau inférieure à 20% pds, et une densité de grain d’entre 500 et 900 kg/m3.Conditioning is a physical operation for separating the agglomerated particles, for example by demoulding and / or declogging and / or homogenization and / or grinding and / or pelletizing-grinding so as to obtain a powder whose particle size is between 15 and 900 μm, preferably between 20-500pm, having a water content less than 20 wt%, and a grain density of between 500 and 900 kg / m3.

Les conditions opératoires des étapes du traitement biochimique sont classiques : - l’étape A) est effectuée à une température de 120-250°C et avec une teneur en eau du milieu réactionnel d’au moins 35% pds, - lorsqu’elle existe, l’étape B) comporte éventuellement un lavage du solide et/ou une neutralisation, - l’étape C) est effectuée à une température de 35-50°C, à un pH compris entre 4 et 6, en présence d’enzymes issues d’une souche sélectionnée dans le groupe formé par Trichoderma, Aspergillus, Pénicillium ou Schizophyllum, Clostridium, de préférence la souche est Trichoderma reesei, - lorsqu’elle existe, la fermentation (C1) est une fermentation alcoolique, de préférence éthanolique, effectuée à une température de 25-40°Q en présence d’une levure Saccharomyces cerevisiae.The operating conditions of the stages of the biochemical treatment are conventional: step A) is carried out at a temperature of 120-250 ° C. and with a water content of the reaction medium of at least 35 wt.%, When it exists step B) optionally comprises a washing of the solid and / or a neutralization, - step C) is carried out at a temperature of 35-50 ° C, at a pH of between 4 and 6, in the presence of enzymes from a strain selected from the group consisting of Trichoderma, Aspergillus, Penicillium or Schizophyllum, Clostridium, preferably the strain is Trichoderma reesei, - when it exists, the fermentation (C1) is an alcoholic fermentation, preferably ethanol, carried out at a temperature of 25-40 ° C in the presence of a yeast Saccharomyces cerevisiae.

Selon l’invention, le résidu ligneux en poudre est préparé sans torréfaction. Avantageusement, le résidu ligneux issu de l’étape D) du procédé ne subit pas de traitement chimique avant l’étape E).According to the invention, the woody residue in powder form is prepared without roasting. Advantageously, the ligneous residue resulting from stage D) of the process is not subjected to chemical treatment before stage E).

Dans un mode de réalisation avantageux, le résidu ligneux en poudre issu de l’étape E) est conditionné sous forme de pastilles, pellets ou extrudés, puis, avant d’être fluidisé, il est broyé pour obtenir ledit résidu ligneux en poudre. Cette disposition permet le transport et le stockage du résidu en poudre.In an advantageous embodiment, the woody powder residue from step E) is conditioned in the form of pellets, pellets or extrudates, and then, before being fluidized, it is crushed to obtain said woody residue in powder form. This arrangement allows the transport and storage of the powdered residue.

Dans le cadre de l’invention on entend par granulométrie d’une poudre la gamme de longueurs caractéristiques de particules composant cette poudre telle que 90% des particules ont une longueur caractéristique supérieure à la borne basse et 90% des particules ont une longueur caractéristique inférieure à la borne haute.In the context of the invention, the particle size of a powder is understood to mean the range of characteristic lengths of particles that make up this powder, such that 90% of the particles have a characteristic length greater than the low limit and 90% of the particles have a lower characteristic length. at the upper terminal.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Etape a) de préparation d’une poudre particulière dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900pm, de préférence entre 20-500pm, ayant une teneur en eau inférieure à 20% pds, une densité de grain d’entre 500 et 900 kg/m3, et une vitesse minimale de fluidisation supérieure à zéro et inférieure à 0.15 m/s, de préférence à 0.1 m/s.Step a) of preparing a particular powder whose particle size is between 15 and 900 μm, preferably between 20-500 μm, having a water content of less than 20% by weight, a grain density of between 500 and 900 kg / m3, and a minimum fluidization speed greater than zero and less than 0.15 m / s, preferably 0.1 m / s.

Cette étape a) comporte un traitement biochimique (étapes A à D) avec obtention d’un résidu ligneux et le traitement du résidu ligneux (étape D) pour obtenir ladite poudre. L’étape A) de prétraitement en voie humide de biomasse liano-cellulosiaue pour produire un substrat prétraité. L’invention couvre les cas où - tout ou partie de la biomasse ligno-cellulosique à gazéifier subit le traitement biochimique, le résidu ligneux en poudre étant alors mélangé à la biomasse à gazéifier, cette dernière étant également sous forme de poudre, obtenue par exemple par torréfaction, - le résidu ligneux en poudre provient d’une autre biomasse ligno-cellulosique, le résidu ligneux en poudre étant alors mélangé à la biomasse à gazéifier, cette dernière étant également sous forme de poudre, obtenue par exemple par torréfaction.This step a) comprises a biochemical treatment (steps A to D) with obtaining a woody residue and the treatment of the ligneous residue (step D) to obtain said powder. The wet-pretreatment step A) of liano-cellulosic biomass to produce a pretreated substrate. The invention covers the cases where - all or part of the lignocellulosic biomass to be gasified undergoes the biochemical treatment, the woody powder residue being then mixed with the biomass to be gasified, the latter also being in powder form, obtained for example by roasting, the powdery wood residue comes from another lignocellulosic biomass, the woody powder residue being then mixed with the biomass to be gasified, the latter also being in powder form, obtained for example by roasting.

La biomasse pour l’étape A est généralement disponible sous forme de plaquettes forestières ou de copeaux de bois ou de paille. La taille des particules est typiquement comprise entre 5 et 500 mm, et préférentiellement comprises entre 20 et 400 mm et encore plus préférentiellement entre 40 et 250 mm. L’étape A comprend au moins une étape de traitement en voie humide, par chauffage et en conditions acides et/ou d’auto-hydrolyse de la biomasse réalisée généralement dans les conditions suivantes: - température comprise entre 120°C et 250°C, préféentiellement entre 160°C et 200 °C, - réalisée en conditions acides et/ou d’auto-hydrolyse, - teneur en eau du milieu réactionnel d’au moins 35% pds.Biomass for Stage A is generally available in the form of wood chips or wood chips or straw. The size of the particles is typically between 5 and 500 mm, and preferably between 20 and 400 mm and even more preferably between 40 and 250 mm. Stage A comprises at least one stage of wet treatment, by heating and in acidic conditions and / or self-hydrolysis of the biomass generally carried out under the following conditions: temperature between 120 ° C. and 250 ° C. preferably between 160 ° C. and 200 ° C., carried out under acidic conditions and / or self-hydrolysis, the water content of the reaction medium is at least 35% by weight.

Cette étape A peut être mise en œuvre soit en discontinu (batch) soit en continu. Généralement, la durée est comprise entre 30 secondes et 60 minutes, préférentiellement moins de 30 minutes. L’étape de prétraitement en voie humide a pour but de rendre la matrice cellulosique accessible aux enzymes mises en œuvre dans l’étape ultérieure (C) d’hydrolyse enzymatique. Lorsque la biomasse lignocellulosique est chauffée en conditions humides, il se produit une hydrolyse partielle des fonctions acides présentes. L’étape de prétraitement en voie humide (A) a comme conséquence la solubilisation partielle des hémicelluloses (contenant notamment des sucres C5) et la destruction partielle des fibres.This step A can be implemented either discontinuously (batch) or continuously. Generally, the duration is between 30 seconds and 60 minutes, preferably less than 30 minutes. The purpose of the wet pretreatment step is to render the cellulosic matrix accessible to the enzymes used in the subsequent step (C) of enzymatic hydrolysis. When the lignocellulosic biomass is heated under humid conditions, partial hydrolysis of the acid functions present occurs. The wet pretreatment step (A) results in the partial solubilization of hemicelluloses (containing in particular C5 sugars) and the partial destruction of the fibers.

Elle peut être précédée d’une étape de conditionnement incluant par exemple un broyage, un épierrage ou autre. L’étape de prétraitement selon l’étape (A) du procédé selon l’invention peut se faire selon tous types de prétraitement de biomasse lignocellulosique en conditions acides et/ou d’autohydrolyse connus de l’homme du métier. L'étape de prétraitement peut être un traitement thermique, chimique, mécanique et/ou enzymatique ou une combinaison de ces traitements. L’explosion à la vapeur sans acide ou encore le prétraitement par lavage à l'eau très chaude sont considérés comme des prétraitements acides au regard de la présente invention (prétraitements jouant sur l’effet d’auto-hydrolyse).It may be preceded by a conditioning step including, for example, grinding, stone removal or the like. The pretreatment step according to step (A) of the process according to the invention can be carried out according to all types of pretreatment of lignocellulosic biomass under acidic conditions and / or of autohydrolysis known to those skilled in the art. The pretreatment step can be a thermal, chemical, mechanical and / or enzymatic treatment or a combination of these treatments. The acid-free steam explosion or the pretreatment by washing with very hot water are considered as acid pretreatments with regard to the present invention (pretreatments acting on the effect of self-hydrolysis).

Par exemple, l’étape de prétraitement (A) peut être choisie parmi l’explosion à la vapeur, avec ou sans présence d’un catalyseur acide (acide tel que H2S04), la cuisson en conditions acides, le traitement à l’eau chaude.For example, the pretreatment step (A) may be chosen from the steam explosion, with or without the presence of an acid catalyst (acid such as H2SO4), cooking under acidic conditions, treatment with water hot.

Le substrat solide prétraité contient une fraction solide et une fraction liquide. En fonction du type de biomasse traitée, et des conditions opératoires appliquées, la fraction solide du substrat prétraité est comprise entre 10% et 60% pds, de manière préférée entre 30% et 50%.The pretreated solid substrate contains a solid fraction and a liquid fraction. Depending on the type of biomass treated, and the operating conditions applied, the solid fraction of the pretreated substrate is between 10% and 60% by weight, preferably between 30% and 50%.

De manière préférée, le prétraitement de l’étape (A) comprend au moins une étape d’explosion à la vapeur, de préférence en milieu acide.Preferably, the pretreatment of step (A) comprises at least one steam explosion step, preferably in acidic medium.

Dans le procédé d’explosion à la vapeur, la biomasse lignocellulosique est portée rapidement à haute température (150°-250 °C) par ijection de vapeur sous pression. Cette montée en température est suivie d’une décompression brutale, appelée détente ou explosion, qui déstructure la matrice lignocellulosique.In the steam explosion process, the lignocellulosic biomass is rapidly heated to high temperature (150 ° -250 ° C) by the injection of steam under pressure. This rise in temperature is followed by a sudden decompression, called detente or explosion, which destroys the lignocellulosic matrix.

Les temps de séjour varient de 10 secondes à quelques minutes, pour des pressions allant de 10 à 50 bars. De nombreuses configurations sont possibles pour réaliser l’explosion à la vapeur.The residence times vary from 10 seconds to a few minutes, for pressures ranging from 10 to 50 bars. Many configurations are possible to achieve the steam explosion.

La présence d’acide améliore la sélectivité de l’hydrolyse et permet de conserver une grande proportion, typiquement plus de 60%, des hémicelluloses sous forme de sucres monomériques ou oligomériques dans la phase liquide, tout en limitant fortement la formation de produits de dégradations comme le furfural (issu des pentoses) et le 5-HMF (issu des hexoses). L’utilisation d’un catalyseur acide permet de diminuer la température du procédé de 150°C à200°C contre 250°C pour l’explosion à la vapeur ans acide, et ainsi de minimiser la formation de composés de dégradation.The presence of acid improves the selectivity of the hydrolysis and makes it possible to retain a large proportion, typically more than 60%, of the hemicelluloses in the form of monomeric or oligomeric sugars in the liquid phase, while strongly limiting the formation of degradation products. such as furfural (from pentoses) and 5-HMF (from hexoses). The use of an acid catalyst makes it possible to reduce the process temperature from 150 ° C. to 200 ° C. against 250 ° C. for the steam-acid explosion, and thus to minimize the formation of degradation compounds.

La mise en contact du catalyseur acide avec la biomasse peut être réalisée par une imprégnation préalable de la biomasse à l’acide et/ou une injection de l’acide dans le réacteur d’explosion.The contacting of the acid catalyst with the biomass may be carried out by prior impregnation of the biomass with the acid and / or injection of the acid into the explosion reactor.

La mise en contact de la biomasse et du catalyseur acide se fait par toutes les techniques connues de l’homme de l’art.The contacting of the biomass and the acid catalyst is carried out by all the techniques known to those skilled in the art.

Les conditions opératoires de l’imprégnation lorsqu’elle est réalisée avant l’explosion vapeur sont les suivantes : - La température d’imprégnation est comprise entre 20°C et 99 °C, et préférentiellement entre 60 °C et 90 °C. - L’acide mis en œuvre peut être un acide minéral, de type H2S04, ou un acide organique comme l’acide acétique, acide formique. De manière préférée dans le cadre de la présente invention, l’acide choisi est H2S04. - La concentration d’acide dans la solution aqueuse d’acide est comprise entre 0,01% poids et 8% poids et préférentiellement entre 0,02% poids et 3% poids, - Le temps de contact est de quelques secondes à 24 heures, de préférences moins de 12h et encore plus préférentiellement moins de 2h.The operating conditions of the impregnation when it is carried out before the steam explosion are the following: the impregnation temperature is between 20 ° C. and 99 ° C., and preferably between 60 ° C. and 90 ° C. The acid used may be a mineral acid, of the H2SO4 type, or an organic acid such as acetic acid or formic acid. Preferably in the context of the present invention, the selected acid is H2SO4. The concentration of acid in the aqueous acid solution is between 0.01% by weight and 8% by weight and preferably between 0.02% by weight and 3% by weight, the contact time is from a few seconds to 24 hours; , preferably less than 12 hours and even more preferentially less than 2 hours.

Dans une mise en œuvre particulière du procédé, l’introduction de l’acide se fait directement dans le réacteur d’explosion à la vapeur.In a particular implementation of the process, the introduction of the acid is done directly in the steam explosion reactor.

En fonction de la teneur en MS en sortie de l’imprégnation et de celle mise en œuvre dans l’étape ultérieure d’explosion à la vapeur lorsque celle-ci est séparée, une étape de réduction de la teneur en liquide du mélange imprégné est réalisée. Cette séparation est réalisée par les techniques connues de séparation solide/liquide et peut faire appel par exemple à un écoulement gravitaire, à l’application d’une pression mécanique de type compression, à l’application d’une pression de compactage comme dans le cas de l’utilisation d’un filtre-presse, ou à un soutirage sous-vide du liquide comme par exemple avec un filtre à bande sous vide, à l’application d’un force centrifuge, etc...Depending on the content of MS at the end of the impregnation and that used in the subsequent step of steam explosion when the latter is separated, a step of reducing the liquid content of the impregnated mixture is performed. This separation is carried out by the known techniques of solid / liquid separation and can use for example a gravity flow, the application of a compression-type mechanical pressure, the application of a compacting pressure as in the case of the use of a filter press, or a vacuum undercap of the liquid such as with a vacuum belt filter, the application of centrifugal force, etc ...

La liqueur acide récupérée à l’issue de cette séparation peut-être tout ou partie recyclée pour l’imprégnation.The acid liquor recovered at the end of this separation may be wholly or partly recycled for impregnation.

Préférentiellement, la phase solide introduite dans l’explosion à la vapeur, a une teneur en MS (teneur en matière sèche exprimée en poids) supérieure à 25%, et encore plus préférentiellement supérieure à 40%. La séparation peut être réalisée de manière concomitante à l’introduction de la biomasse imprégnée dans le réacteur d’explosion à la vapeur A la sortie du réacteur d’explosion, le mélange est détendu et un substrat prétraité contenant le solide est récupéré. Dans une variante, une phase vapeur peut-être séparée par exemple en envoyant le mélange dans un cyclone permettant de séparer une phase vapeur en tête et les phases liquide et solide en fond. Dans une autre variante de l’explosion vapeur, le mélange détendu est envoyé dans un « blow-tank » (réservoir) avec injection d’eau pour refroidir le mélange, il n’y a alors pas de phase vapeur. B) une étape optionnelle de séparation liquide/solide avant hydrolyse enzymatique de tout ou partie du substrat prétraité issu de l’étape (A) permettant de libérer : - une fraction solide contenant généralement entre 15% et 50% poids de fraction solide, et de préférence entre 20% et 45% poids de fraction solide, qui rejoint la suite des étapes (C) et (D) - une fraction liquide contenant au moins 60% poids des sucres solubles initialement présents dans le substrat engagé dans cette étape, préférentiellement plus de 75%, et de manière encore préférée plus de 85% des sucres solubles (monomères et oligomères).Preferably, the solid phase introduced into the steam explosion, has an MS content (dry matter content expressed by weight) greater than 25%, and even more preferably greater than 40%. The separation can be carried out concomitantly with the introduction of the biomass impregnated into the steam explosion reactor. At the outlet of the explosion reactor, the mixture is expanded and a pretreated substrate containing the solid is recovered. Alternatively, a vapor phase may be separated for example by sending the mixture in a cyclone to separate a vapor phase at the head and the liquid and solid phases in the background. In another variant of the steam explosion, the expanded mixture is sent to a "blow-tank" with water injection to cool the mixture, there is no vapor phase. B) an optional liquid / solid separation step prior to enzymatic hydrolysis of all or part of the pretreated substrate resulting from step (A) making it possible to release: a solid fraction generally containing between 15% and 50% by weight of solid fraction, and preferably between 20% and 45% by weight of solid fraction, which joins the following steps (C) and (D) - a liquid fraction containing at least 60% by weight of the soluble sugars initially present in the substrate engaged in this step, preferably more than 75%, and more preferably more than 85% of soluble sugars (monomers and oligomers).

Cette étape peut comporter un lavage du solide et/ou une neutralisation de l’acide.This step may comprise a washing of the solid and / or a neutralization of the acid.

Cette étape de séparation d’une fraction liquide et d’une fraction solide est positionnée en aval de l’étape (A) de prétraitement, avant l’hydrolyse enzymatique. Cette étape (B) peut traiter tout ou partie du substrat prétraité issu de l’étape (A).This separation step of a liquid fraction and a solid fraction is positioned downstream of the pretreatment step (A), before the enzymatic hydrolysis. This step (B) can treat all or part of the pretreated substrate from step (A).

Les sucres issus de l’hémicellulose et hydrolysés au cours de l’étape A, ainsi que l’acide le cas échéant, sont présents dans la fraction liquide du substrat prétraité en sortie de l’étape A). En fonction de la MS du substrat prétraité, il peut être intéressant de séparer une partie de la fraction liquide pour augmenter la teneur en MS pour les étapes ultérieures du procédé. L’étape (B) peut aussi servir à extraire un jus contenant des sucres issus des hémicelluloses pour les valoriser séparément.The sugars derived from hemicellulose and hydrolysed in step A, as well as the acid, if any, are present in the liquid fraction of the pretreated substrate at the output of step A). Depending on the MS of the pretreated substrate, it may be advantageous to separate a portion of the liquid fraction to increase the DM content for the subsequent steps of the process. Step (B) can also be used to extract a juice containing sugars from hemicelluloses to valorise them separately.

On appellera indifféremment dans la suite du texte « substrat prétraité >> le produit issu de l’étape A) ou la fraction solide issue de l’étape B), ce substrat contient le solide.In the remainder of the text "pretreated substrate", the product resulting from step A) or the solid fraction resulting from step B) will be called indifferently, this substrate contains the solid.

La séparation solide/liquide et le lavage optionnel peuvent être réalisés par toutes les techniques connues de l’homme de l’art.Solid / liquid separation and optional washing can be accomplished by any of the techniques known to those skilled in the art.

La séparation solide/liquide peut faire appel par exemple à un écoulement gravitaire, à l’application d’une pression mécanique de type compression, à l’application d’une pression de compactage comme dans le cas de l’utilisation d’un filtre-presse, ou à un soutirage sous vide du liquide comme par exemple avec un filtre à bande sous vide, à l’application d’un force centrifuge, etc...The solid / liquid separation may use for example a gravity flow, the application of a compression-type mechanical pressure, the application of a compacting pressure as in the case of the use of a filter -press, or a vacuum draw off of the liquid such as with a vacuum belt filter, the application of centrifugal force, etc ...

Un lavage du solide peut être réalisé par une mise en contact du liquide de lavage et du substrat prétraité suivi d’une séparation solide/liquide qui peut par exemple mettre en œuvre l'une des techniques suivantes : centrifugation, essorage ou pressage, filtration, décantation. Le lavage peut aussi être réalisé par déplacement en utilisant des technologies comme le filtre à bande. Cette étape de séparation peut être répétée pour obtenir de meilleures performances de lavage.A washing of the solid may be carried out by contacting the washing liquid with the pretreated substrate followed by a solid / liquid separation which may, for example, implement one of the following techniques: centrifugation, spinning or pressing, filtration, decanting. Washing can also be accomplished by displacement using technologies such as the band filter. This separation step can be repeated to obtain better washing performance.

Le liquide de lavage peut circuler à contre-courant du solide afin d’obtenir de bonnes performances de lavage, tout en limitant la consommation de phase liquide.The washing liquid can flow against the current of the solid in order to obtain good washing performance, while limiting the consumption of liquid phase.

De manière préférée, le liquide de lavage utilisé contient plus de 95% d’eau.Preferably, the washing liquid used contains more than 95% water.

Le liquide de lavage peut aussi être prélevé sur un des flux liquides du procédé de valorisation aval du jus de C5 et/ou des sucres issus de l’étape (C).The washing liquid can also be taken from one of the liquid streams of the downstream recovery process of C5 juice and / or sugars from step (C).

Le ratio de lavage, défini comme le rapport de la masse de liquide de lavage ajoutée sur la masse de la fraction liquide du substrat prétraité est compris entre 1 et 10, et préférentiellement compris entre 1,5 et 4. L’acide résiduel peut être neutralisé par l’ajout d’une base dans le liquide utilisé pour le lavage et/ou dans la phase liquide récupérée en sortie du lavage. C) Etape d’hvdrolvse enzymatique du substrat prétraité issu de l’étape (A) et/ou éventuellement de l’étape optionnelle (B), effectuée en présence d’enzymes cellulolytiques ou hémicellulolytiques.The washing ratio, defined as the ratio of the mass of washing liquid added to the mass of the liquid fraction of the pretreated substrate is between 1 and 10, and preferably between 1.5 and 4. The residual acid may be neutralized by the addition of a base in the liquid used for the washing and / or in the liquid phase recovered at the end of the washing. C) enzymatic hydrolysis step of the pretreated substrate from step (A) and / or optionally optional step (B), carried out in the presence of cellulolytic or hemicellulolytic enzymes.

Une étape d’hydrolyse enzymatique du substrat prétraité issu de l’étape (A) et/ou éventuellement de l’étape optionnelle (B) dans laquelle le substrat est mis en contact avec un cocktail d’enzymes cellulolytiques et/ou hémicellulolytiques produites par un microorganisme. Des microorganismes, comme les champignons appartenant aux genres Trichoderma, Aspergillus, Pénicillium ou Schizophyllum, ou les bactéries anaérobies appartenant par exemple au genre Clostridium, produisent ces enzymes, contenant notamment les cellulases et les hémicellulases, adaptées à l'hydrolyse poussée de la cellulose et des hémicelluloses.A step of enzymatic hydrolysis of the pretreated substrate resulting from step (A) and / or optionally of the optional step (B) in which the substrate is brought into contact with a cocktail of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes produced by a microorganism. Microorganisms, such as fungi belonging to the genera Trichoderma, Aspergillus, Penicillium or Schizophyllum, or anaerobic bacteria belonging for example to the genus Clostridium, produce these enzymes, notably containing cellulases and hemicellulases, suitable for the extensive hydrolysis of cellulose and hemicelluloses.

Cette étape a généralement lieu dans les conditions suivantes: - un mode de réalisation en continu, discontinu (batch) ou discontinu alimenté (fed-batch), - un temps de séjour généralement compris entre 12h et 168h, et préférentiellement entre 24h et 144h et encore plus préférentiellement moins de 100h, - une concentration initiale en matière solide établie généralement entre 5% et 25%pds dans le mode de réalisation discontinu et discontinu alimenté, préférentiellement entre 7% et 20%pds, et une concentration moyenne en matière solide entre 5% et 15%pds dans le mode de réalisation continu, - un taux d’avancement de l’hydrolyse de la cellulose en fin d’étape qui se situe généralement entre 40% et 99%, et de manière préférée entre 50% et 95%, de manière encore plus préférée de plus de 55%, le taux d’avancement est défini comme étant le ratio entre la quantité de cellulose hydrolysée par la quantité de cellulose entrée contenue dans le substrat prétraité, - un taux d’avancement de l’hydrolyse des hémicelluloses de la biomasse native de plus de 50% sur l’ensemble des étapes A à C, et préférentiellement plus de 65% et plus préférentiellement plus de 90%, le taux d’avancement est défini comme étant le ratio entre la quantité d’hémicellulose hydrolysée par la quantité d’hémicellulose entrée contenue dans la biomasse native, - de préférence, les enzymes sont issues d’une souche choisie parmi Trichoderma, Aspergillus, Pénicillium ou Schizophyllum, Clostridium, de préférence la souche est Trichoderma reesei, - la température est généralement de 35-50 °C et le pH entre 4 et 6, et préférentiellement entre 4,5 et 5,5 et préférentiellement entre 4,8 et 5,2.This step generally takes place under the following conditions: a continuous, discontinuous (batch) or fed-batch mode, a residence time generally of between 12h and 168h, and preferably between 24h and 144h and more preferably still less than 100h, - an initial concentration of solid material generally established between 5% and 25% by weight in the discontinuous and fed mode of embodiment, preferably between 7% and 20% by weight, and an average concentration of solid material between 5% and 15% wt in the continuous embodiment, a progress rate of cellulose hydrolysis at the end of the stage which is generally between 40% and 99%, and preferably between 50% and 95%, even more preferably more than 55%, the rate of progress is defined as the ratio between the amount of cellulose hydrolysed by the amount of cellulose input contained in the substrate has been pretreated, - a rate of progress of the hydrolysis of hemicelluloses of the native biomass of more than 50% over all of the steps A to C, and preferably more than 65% and more preferably more than 90%, the rate progress is defined as the ratio between the amount of hemicellulose hydrolysed by the amount of hemicellulose input contained in the native biomass, - preferably, the enzymes are derived from a strain selected from Trichoderma, Aspergillus, Penicillium or Schizophyllum Clostridium, preferably the strain is Trichoderma reesei, - the temperature is generally 35-50 ° C and the pH between 4 and 6, and preferably between 4.5 and 5.5 and preferably between 4.8 and 5.2 .

Le micro-organisme producteur des enzymes peut être produit dans une ligne de production indépendante qui peut être réalisée sur site ou hors site.The enzyme-producing microorganism can be produced in an independent production line that can be performed on-site or off-site.

De façon très préférée, le micro-organisme utilisé est Trichoderma reesei.Very preferably, the microorganism used is Trichoderma reesei.

Les cellulases, respectivement les hémicellulases, transforment par hydrolyse la cellulose, respectivement l'hémicellulose, en sucres qui peuvent se dissoudre en phase aqueuse. Dans l’étape (C), les conditions de l'hydrolyse enzymatique, principalement la combinaison du taux de matière sèche du mélange à hydrolyser, la quantité d'enzymes utilisée et la durée, sont choisies de telle façon que l'on obtienne une solubilisation de la cellulose comprise entre 40% et 99% poids, de préférence entre 50% et 95% poids par rapport au poids total de cellulose contenu dans le substrat prétraité. C1) Etape optionnelle de fermentationCellulases, respectively hemicellulases, hydrolytically transform cellulose, or hemicellulose respectively, into sugars that can dissolve in the aqueous phase. In step (C), the conditions of the enzymatic hydrolysis, mainly the combination of the solids content of the mixture to be hydrolysed, the amount of enzymes used and the duration, are chosen so that one obtains a solubilization of the cellulose between 40% and 99% by weight, preferably between 50% and 95% by weight relative to the total weight of cellulose contained in the pretreated substrate. C1) Optional fermentation step

Selon une variante du procédé, une étape optionnelle de fermentation des sucres présents dans l’hydrolysat issu de l’étape (C) est réalisée. L'étape C1 est l'étape de fermentation par un micro-organisme de l'hydrolysat obtenu à l'hydrolyse enzymatique. Les sucres fermentescibles sont ainsi transformés en alcools et/ou solvants et/ou acides ou autres produits d’intérêt par des levures ou autres microorganismes.According to a variant of the process, an optional fermentation step of the sugars present in the hydrolyzate from step (C) is carried out. Step C1 is the step of fermentation by a microorganism of the hydrolyzate obtained at the enzymatic hydrolysis. The fermentable sugars are thus converted into alcohols and / or solvents and / or acids or other products of interest by yeasts or other microorganisms.

La fermentation est réalisée le plus souvent à une température comprise entre 25°C et 40 °C, le plus souvent entre 30 °C et 37 °C. A l'isue de cette étape, on obtient un moût de fermentation comprenant des matières en suspension et une phase liquide dans laquelle se trouve le ou les produits recherchés (alcools et/ou solvants). L’étape (C1) n’a pas d’impact sur le granulométrie du solide présent.The fermentation is most often carried out at a temperature between 25 ° C and 40 ° C, most often between 30 ° C and 37 ° C. At the conclusion of this step, a fermentation broth comprising suspended solids and a liquid phase in which the desired product or products (alcohols and / or solvents) is found. Step (C1) has no impact on the particle size of the solid present.

Lorsque les étapes d'hydrolyse enzymatique (C) et de fermentation alcoolique (C1) sont réalisées simultanément dans un même réacteur, on parle de procédé SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation).When the steps of enzymatic hydrolysis (C) and alcoholic fermentation (C1) are carried out simultaneously in the same reactor, it is called SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation).

Lorsqu'on réalise simultanément l'hydrolyse enzymatique des polymères de sucres et la fermentation du glucose et xylose, on parle de procédé SSCF (Simultaneous Saccharifiaction and Co Fermentation).When the enzymatic hydrolysis of sugar polymers is simultaneously carried out and the fermentation of glucose and xylose is carried out, it is called SSCF (Simultaneous Saccharification and Co Fermentation).

En procédé SSF et SSCF, la température est choisie dans la gamme de température de la fermentation, le plus souvent entre 30°C et 37°C.In the SSF and SSCF process, the temperature is chosen within the temperature range of the fermentation, usually between 30 ° C and 37 ° C.

Le ou les microorganismes mis en oeuvre à l’étape (C1) peuvent être choisis par exemple parmi les éléments suivants : les levures du genre Saccharomyces, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces diastaticus, Kluyveromyces fragilis, Candida shehatae, Pichia stipitis, Pachysolen tannophilis ou les bactéries du genre Zymomonas mobilis, Clostridium, Escherichia coli.The microorganism (s) used in step (C1) may be chosen for example from the following elements: yeasts of the genus Saccharomyces, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces diastaticus, Kluyveromyces fragilis, Candida shehatae, Pichia stipitis , Pachysolen tannophilis or bacteria of the genus Zymomonas mobilis, Clostridium, Escherichia coli.

Les produits de fermentation sont préférentiellement des alcools (fermentation alcoolique) comme par exemple l’éthanol, l’acétone, le butanol, l’iso-butanol, l’isopropanol, etc.., seul ou en mélange, des sucres-alcool comme le xylitol et/ou des solvants (fermentation ABE).The fermentation products are preferably alcohols (alcoholic fermentation) such as, for example, ethanol, acetone, butanol, isobutanol, isopropanol, etc., alone or as a mixture, alcohol-sugars such as xylitol and / or solvents (ABE fermentation).

Les produits peuvent aussi être des acides comme l’acide succinique, l’acide lactique ou encore des acides gras.The products can also be acids such as succinic acid, lactic acid or fatty acids.

De manière préférée, le produit de la fermentation des sucres à l’étape (C1) est l’éthanol, c’est une fermentation éthanolique.Preferably, the product of the fermentation of sugars in step (C1) is ethanol, it is an ethanol fermentation.

De manière préférée, le micro-organisme mis en œuvre à l’étape (C1) est une levure du genre Saccharomyces cerevisiae, de préférence utilisée en fermentation éthanolique.Preferably, the microorganism used in step (C1) is a yeast of the genus Saccharomyces cerevisiae, preferably used in ethanolic fermentation.

Ainsi, de manière préférée, la fermentation (C1) est une fermentation alcoolique, de préférence éthanolique, effectuée à une température de 25-40°C, en présence d’une levure Saccharomyces cerevisiae. C2) Etape optionnelle de séparation du produit de fermentationThus, preferably, the fermentation (C1) is an alcoholic fermentation, preferably ethanol, carried out at a temperature of 25-40 ° C, in the presence of a yeast Saccharomyces cerevisiae. C2) Optional step of separation of the fermentation product

Selon cette variante du procédé, une étape optionnelle de séparation du produit de la fermentation des sucres de l’étape (C1) est mise en œuvre. L'étape (C2) est une étape de séparation/purification, du produit qui permet d'obtenir un produit purifié (alcool...). Cette séparation peut être réalisée pour toutes les techniques connues de l’homme de l’art et sera adaptée en fonction des propriétés physico-chimiques et thermodynamiques du produit à séparer. Cette séparation peut mettre en œuvre notamment des techniques de distillation, d’extraction liquide-liquide, des procédés membranaires, des tamis moléculaires, etc... Cette séparation se fait de préférence par distillation, notamment dans le cas de fermentation alcoolique.According to this variant of the process, an optional step of separation of the product of the fermentation of the sugars of step (C1) is carried out. Step (C2) is a separation / purification step of the product which makes it possible to obtain a purified product (alcohol, etc.). This separation can be carried out for all techniques known to those skilled in the art and will be adapted according to the physicochemical and thermodynamic properties of the product to be separated. This separation can implement in particular distillation techniques, liquid-liquid extraction, membrane processes, molecular sieves, etc. This separation is preferably by distillation, especially in the case of alcoholic fermentation.

Outre le produit recherché, il est également obtenu à la séparation (distillation par exemple) un gâteau contenant la lignine (décrit ci-après). D) une étape de séparation liauide/solide placée en aval de l’étape (C)In addition to the desired product, a cake containing the lignin (described below) is also obtained at separation (for example distillation). D) a liuid / solid separation step placed downstream of step (C)

Cette étape de séparation solide/liquide doit être mise en oeuvre sur un solide issu d’un prétraitement sous conditions acides (tel que défini précédemment) et ayant subi une hydrolyse enzymatique (telle que définie précédemment).This solid / liquid separation step must be carried out on a solid resulting from a pretreatment under acidic conditions (as defined above) and having undergone enzymatic hydrolysis (as defined above).

Cette étape de séparation solide/liquide peut être plus précisément réalisée - dans le cas où il n’y a pas de fermentation ou autre traitement : immédiatement après hydrolyse enzymatique (étape C) - dans le cas où il y a une fermentation (étape C1) : - lorsque (C) et (C1) sont réalisées de manière séparée : entre les étapes (C) et (C1) - lorsque (C) et (C1 ) sont réalisées de manière concomitante : entre les étapes (C1 ) et (C2) - lorsque (C) et (C1) sont réalisées de manière séparée ou concomitante : dans l’étape (C2) ou en aval de l’étape (C2).This solid / liquid separation step can be more precisely carried out - in the case where there is no fermentation or other treatment: immediately after enzymatic hydrolysis (step C) - in the case where there is a fermentation (step C1 ): - when (C) and (C1) are carried out separately: between steps (C) and (C1) - when (C) and (C1) are carried out concomitantly: between steps (C1) and ( C2) - when (C) and (C1) are carried out separately or concomitantly: in step (C2) or downstream of step (C2).

Cette séparation a lieu sur tout ou partie du flux en sortie de l’étape (C), et de préférence la totalité, permettant de récupérer généralement plus de 80%, et plus préférentiellement plus de 85% et encore plus préférentiellement plus de 90% de la fraction solide engagée à cette étape.This separation takes place on all or part of the flow at the output of step (C), and preferably all, making it possible to recover generally more than 80%, and more preferably more than 85% and even more preferably more than 90%. of the solid fraction engaged at this stage.

Elle peut être réalisée par toutes les techniques connues de l’homme de l’art. Par exemple, elle peut faire appel à un écoulement gravitaire, à l’application d’une pression mécanique de type compression, à l’application d’une pression de compactage comme dans le cas de l’utilisation d’un filtre-presse, ou à un soutirage sous vide du liquide comme par exemple avec un filtre à bande sous vide, à l’application d’une force centrifuge, etc...It can be performed by any technique known to those skilled in the art. For example, it can use a gravity flow, the application of a compression-type mechanical pressure, the application of a compacting pressure as in the case of the use of a filter press, or a vacuum draw-off of the liquid such as with a vacuum belt filter, the application of a centrifugal force, etc.

Les limites actuelles des équipements de séparation solide/liquide conduisent à la présence d'une partie de la phase liquide dans le gâteau extrait, entre 25 et 80% poids. L'étape d'extraction du résidu solide peut être réalisée immédiatement après l'étape d'hydrolyse enzymatique (C). Dans ce cas, le gâteau extrait comprend d'une part une phase liquide comprenant entre 75 et 99% poids d'eau, et des sucres et d'autre part des résidus solides, comprenant de la cellulose non-hydrolysée, des hémicelluloses non hydrolysées, de la lignine et autres composés insolubles initialement présents dans le substrat.The current limits of the solid / liquid separation equipment lead to the presence of a portion of the liquid phase in the cake extracted, between 25 and 80% by weight. The extraction step of the solid residue can be carried out immediately after the enzymatic hydrolysis step (C). In this case, the cake extracted comprises, on the one hand, a liquid phase comprising between 75 and 99% by weight of water, and sugars and, on the other hand, solid residues, comprising unhydrolyzed cellulose, unhydrolyzed hemicelluloses. , lignin and other insoluble compounds initially present in the substrate.

Selon un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape d'extraction du résidu solide peut être réalisée entre C1 et C2, soit immédiatement après l'étape de fermentation (étape C1). Dans ce cas, le gâteau extrait comprend d'une part une phase liquide comprenant entre 75% et 99%poids d'eau, des alcools et/ou solvants (produits) et des sucres non-convertis; et d'autre part, des résidus solides, comprenant de la cellulose non-hydrolysée, des hémicelluloses non hydrolysées, de la lignine et autres composés insolubles initialement présents dans le substrat; ainsi qu'une quantité de micro-organismes alcooligènes (comprise entre 2% et 20% en fonction des performances de l'hydrolyse enzymatique et de la fermentation alcoolique).According to another embodiment of the process according to the invention, the step of extraction of the solid residue can be carried out between C1 and C2, or immediately after the fermentation step (step C1). In this case, the cake extracted comprises on the one hand a liquid phase comprising between 75% and 99% by weight of water, alcohols and / or solvents (products) and unconverted sugars; and on the other hand, solid residues, comprising unhydrolyzed cellulose, unhydrolyzed hemicelluloses, lignin and other insoluble compounds initially present in the substrate; as well as a quantity of alcoholic microorganisms (between 2% and 20% depending on the performance of the enzymatic hydrolysis and the alcoholic fermentation).

Selon un autre mode de réalisation, l'étape d'extraction du résidu solide est réalisée après l'étape de séparation/purification (étape C2). Dans ce cas, le gâteau extrait comprend d'une part une phase liquide comprenant entre 80 et 99%poids d'eau, des sucres non-convertis et des traces de produits (moins de 0,1%); et d'autre part des résidus solides, comprenant de la cellulose non-hydrolysée, des hémicelluloses non hydrolysées, de la lignine et autres composés insolubles initialement présents dans le substrat; ainsi qu'une faible quantité de micro-organismes alcooligènes (comprise entre 2% et 20% en fonction des performances de l'hydrolyse enzymatique et de la fermentation alcoolique).According to another embodiment, the step of extracting the solid residue is carried out after the separation / purification step (step C2). In this case, the cake extracted comprises on the one hand a liquid phase comprising between 80 and 99% by weight of water, unconverted sugars and traces of products (less than 0.1%); and on the other hand solid residues, comprising unhydrolyzed cellulose, unhydrolyzed hemicelluloses, lignin and other insoluble compounds initially present in the substrate; as well as a small amount of alcoholic microorganisms (between 2% and 20% depending on the performance of the enzymatic hydrolysis and the alcoholic fermentation).

Il y a lieu de préciser que les séparations de phase solide et liquide mises en oeuvre dans le cadre de la présente invention (étapes B, D) conduisent généralement à deux flux : - Une phase dite liquide qui contient du liquide et éventuellement une petite portion de solide, typiquement moins de 5% pds de solides, et préférentiellement moins de 1% de solides, - Une phase dite solide qui contient la majeure partie du solide ainsi qu’une fraction liquide. Typiquement, la teneur en solides de cette phase se situe entre 10% et 60% pds, préférentiellement entre 30% et 50%.It should be noted that the solid and liquid phase separations used in the context of the present invention (steps B, D) generally lead to two flows: - A so-called liquid phase which contains liquid and possibly a small portion solid, typically less than 5% by weight solids, and preferably less than 1% solids, - a so-called solid phase which contains most of the solid and a liquid fraction. Typically, the solids content of this phase is between 10% and 60% by weight, preferably between 30% and 50%.

La présence de liquide dans la phase solide est due aux limitations des équipements de séparations solide/liquide existants sur les unités industrielles. L’étape de séparation solide/liquide peut éventuellement être couplée à un lavage de façon similaire au lavage décrit précédemment.The presence of liquid in the solid phase is due to the limitations of existing solid / liquid separation equipment on industrial units. The solid / liquid separation step may optionally be coupled to a washing in a manner similar to the washing described above.

On entend par étape D) une étape de séparation du procédé biochimique qui peut comporter une ou plusieurs hydrolyses enzymatiques. E) une étape de séchage et éventuellement de conditionnement du solide (ou résidu ligneux) issu de l’étape de séparation (D).By step D) is meant a separation step of the biochemical process which may comprise one or more enzymatic hydrolyses. E) a step of drying and optionally conditioning the solid (or woody residue) from the separation step (D).

Une phase de séchage est indispensable pour enlever la fraction humide du solide résultant de l’étape (D) de séparation, et obtenir une poudre sèche transportable par des moyens pneumatiques en vue de son injection dans l’unité de gazéification à flux entraîné.A drying phase is essential to remove the wet fraction of the solid resulting from the separation step (D), and to obtain a dry powder transportable by pneumatic means for injection into the entrained gasification unit.

Le solide en sortie de l’étape de séparation (D) est séché au moyen de toute technique de séchage connue de l’homme de l’art. Il peut être séché par exemple dans un four tournant à l’air chaud. Le séchage est effectué à une température d’entre 80°C et 150°C, plus préférentiellement entre 100°C et 125°C.The solid leaving the separation step (D) is dried using any drying technique known to those skilled in the art. It can be dried for example in an oven turning with hot air. The drying is carried out at a temperature of between 80 ° C and 150 ° C, more preferably between 100 ° C and 125 ° C.

Le produit en sortie de la phase de séchage a une teneur en eau inférieure à 20%pds, et préférentiellement comprise entre 0,5% et 10%pds, ou encore 3-10% pds.The product at the outlet of the drying phase has a water content of less than 20% by weight, and preferably between 0.5% and 10% by weight, or else 3-10% by weight.

Le conditionnement du solide peut avoir lieu avant, pendant ou après le séchage. Il a pour objectif l’obtention d’une poudre ayant les caractéristiques recherchées, en termes de granulométrie, humidité, vitesse minimale de fluidisation.The conditioning of the solid can take place before, during or after drying. Its objective is to obtain a powder having the desired characteristics, in terms of particle size, humidity, minimum speed of fluidization.

Le conditionnement sert à casser d’éventuels agglomérats de particules formés pendant les étapes de séparation et séchage ainsi que de réduire la taille des particules dans le cas où elles ne seraient pas aux spécifications pour la gazéification. Le conditionnement sert aussi à homogénéiser le solide. On appelle homogénéisation l’opération de mélange des particules pour l’obtention d’un produit aux caractéristiques uniformes.The packaging serves to break any agglomerates of particles formed during the separation and drying steps as well as to reduce the size of the particles in the event that they are not specified for the gasification. The conditioning also serves to homogenize the solid. Homogenization is the process of mixing the particles to obtain a product with uniform characteristics.

Ce conditionnement peut se faire par toute opération physique visant à séparer les particules agglomérées (démottage ou « uncaking », décolmatage); cette opération suffit dans certains cas, sinon elle peut être couplée à un broyage. Ces opérations sont bien connues de l’homme du métier.This conditioning can be done by any physical operation to separate the agglomerated particles (mowing or "uncaking", declogging); this operation is sufficient in some cases, otherwise it can be coupled with grinding. These operations are well known to those skilled in the art.

Un démottage est particulièrement nécessaire dans les cas où l’étape de séparation (D) est réalisée avec un filtre presse en sortie duquel on obtient un gâteau compact de solide.Demoulding is particularly necessary in cases where the separation step (D) is carried out with a filter press at the output of which a compact solid cake is obtained.

Un broyage par écrasement ou par tout autre méthode connu de l’homme du métier (cisaillement, impact...) peut être nécessaire en fonction du type de biomasse et des conditions du traitement.A crushing grinding or any other method known to those skilled in the art (shear, impact ...) may be necessary depending on the type of biomass and the conditions of the treatment.

Le conditionnement peut dans un cas très particulier devenir inutile si en fonction de la nature de la biomasse utilisée et des conditions opératoires de la séparation et du séchage, la granulométrie de la biomasse en sortie de ladite étape de séchage convient pour l’introduction dans le gazéifieur.The packaging can in a very particular case become useless if, depending on the nature of the biomass used and the operating conditions of the separation and drying, the particle size of the biomass at the outlet of said drying step is suitable for introduction into the gasifier.

Une étape facultative de densification du solide issu de l’étape de séchage peut être utilisée de manière à obtenir des granulés, extrudés ou des pastilles pouvant être stockés ou transportés, et nécessitant alors une étape ultérieure de broyage pour revenir à une poudre fine et fluidisable telle que définie dans l’invention. Cette étape est intéressante en particulier en cas de configuration décentralisée (l’unité de prétraitement et l’unité de gazéification ne sont pas sur le même site).An optional step of densification of the solid resulting from the drying step can be used so as to obtain granules, extruded pellets or pellets that can be stored or transported, and then requiring a subsequent grinding step to return to a fine and fluidizable powder as defined in the invention. This step is interesting especially in the case of decentralized configuration (the pretreatment unit and the gasification unit are not on the same site).

Cette densification permet de diminuer les coûts de transport et évite les risques de sécurité (explosion) liés au transport d’une charge poudre. Ainsi, la densification peut aussi être utile même en cas de configuration centralisée pour des besoins de stockage.This densification makes it possible to reduce transport costs and avoids the safety risks (explosion) related to the transport of a powder charge. Thus, densification can also be useful even in the case of centralized configuration for storage requirements.

La présence d’une étape de densification induit nécessairement une étape ultérieure de broyage pour revenir à une poudre fine et fluidisable telle que définie précédemment.The presence of a densification step necessarily induces a subsequent grinding step to return to a fine and fluidizable powder as defined above.

Le produit en sortie de l’étape (E) est une poudre sèche finement divisée et présentant des propriétés physiques et de fluidisation adaptées au transport dans une étape de gazéification : - une granulométrie typiquement entre 15 et 900 pm, et préférentiellement entre 20pm et 500pm et de manière encore plus préférée entre 30 et 300pm, - des particules dépourvues du caractère fibreux, c’est-à-dire que au moins 90% des particules ont un facteur de forme, défini comme le ratio largeur sur longueur de la particule proche de l’unité, de 0.3 à 1, préférentiellement supérieur à 0.5 et encore plus préférentiellement supérieur à 0.8, - un taux d’humidité inférieur à 20%pds, et préférentiellement compris entre 5 et 10%, - de préférence, une densité de grain d’entre 500 et 900 kg/m3, et préférentiellement entre 600 et 700 kg/m3, - de préférence, une densité de chargement (densité du lit) d’entre 200 et 400 kg/m3 et préférentiellement entre 250 et 350 kg/m3 pour la poudre utilisée seule, - une vitesse minimale de fluidisation basse, supérieure à zéro et inférieure à 0.15 m/s et préférentiellement inférieure à 0,10m/s et encore plus préférentiellement inférieure à 0.05 m/s, voire inférieure à 0.012m/s, - une fluidisation homogène correspondant à une poudre de type A selon le diagramme de Geldart, sans formation des bulles ni des passages préférentiels.The product at the outlet of step (E) is a finely divided dry powder and having physical and fluidization properties suitable for transport in a gasification step: a particle size typically between 15 and 900 μm, and preferably between 20 μm and 500 μm and even more preferably between 30 and 300pm, particles having no fibrous character, i.e. at least 90% of the particles have a form factor, defined as the width-to-length ratio of the near particle of the unit, from 0.3 to 1, preferentially greater than 0.5 and even more preferably greater than 0.8, a moisture content of less than 20 wt.%, and preferably of between 5 and 10%, preferably a density of grain between 500 and 900 kg / m3, and preferably between 600 and 700 kg / m3, - preferably, a loading density (bed density) of between 200 and 400 kg / m3 and preferably between 250 and 350 kg / m3 for the powder used alone, a minimum low fluidization speed, greater than zero and less than 0.15 m / s and preferentially less than 0.10 m / s and even more preferably less than 0.05 m / s, or even less than 0.012m / s, - a homogeneous fluidization corresponding to a powder of type A according to the Geldart diagram, without formation of bubbles or preferential passages.

De plus, de façon particulièrement avantageuse, cette poudre présente une aptitude à améliorer la fluidisation d’autres poudres.In addition, particularly advantageously, this powder has an ability to improve the fluidization of other powders.

En effet, il a été constaté que la poudre obtenue selon la présente invention permet, lorsqu’elle est en mélange avec d’autres charges à traiter présentant des caractéristiques de fluidisation plus médiocres, d’améliorer le comportement à la fluidisation du mélange, par abaissement de la vitesse minimale de fluidisation.Indeed, it has been found that the powder obtained according to the present invention makes it possible, when mixed with other feedstocks to be treated with poorer fluidization characteristics, to improve the fluidization behavior of the mixture, by lowering the minimum fluidization speed.

Les proportions de poudre et de charge à traiter sont déterminées, par exemple par test, de façon à ce que la vitesse minimale de fluidisation du mélange soit supérieure à zéro et inférieure à 0.15m/s, et de préférence inférieure à 0.1 m/s, et soit inférieure à celle de la charge à traiter seule. Ces proportions varient selon les caractéristiques de la charge à traiter et de la poudre de résidu ligneux.The proportions of powder and filler to be treated are determined, for example by testing, so that the minimum fluidization speed of the mixture is greater than zero and less than 0.15 m / s, and preferably less than 0.1 m / s and less than that of the load to be treated alone. These proportions vary according to the characteristics of the load to be treated and the wood residue powder.

La charge à traiter est à l’état finement divisé (telle qu’entrant en gazéification) ; ce peut être de la biomasse ligno-cellulosique brute ou prétraitée (comme la biomasse torréfiée, la biomasse explosée à la vapeur...) ou un autre matériau (charbon, coke de pétrole...) comme cela est explicité ci-après.The charge to be treated is in the finely divided state (such as entering gasification); it may be raw or pretreated lignocellulosic biomass (such as roasted biomass, biomass exploded with steam, etc.) or another material (coal, petroleum coke, etc.) as is explained hereinafter.

La poudre ainsi obtenue (seule ou en mélange) est alors fluidisée dans une étape b).The powder thus obtained (alone or as a mixture) is then fluidized in a step b).

Ainsi, le résidu ligneux en poudre peut être fluidisé en mélange avec au moins une autre poudre d’origine biomasse ligno-cellulosique et/ou avec au moins une autre poudre d’origine fossile.Thus, the powdered woody residue may be fluidized in admixture with at least one other lignocellulosic biomass powder and / or with at least one other powder of fossil origin.

Etapes b) de fluidisation de la poudre et étape c) d’iniection sous pression dans l’étape de gazéification (étape c)Steps b) of fluidization of the powder and step c) of injection under pressure in the gasification step (step c)

La poudre ainsi obtenue peut être facilement fluidisée et transportée par voie pneumatique en gazéification, et par exemple vers un gazéifieur à flux entraîné pour la production de gaz de synthèse à des pressions élevées.The powder thus obtained can be easily fluidized and transported pneumatically in gasification, and for example to a driven flow gasifier for the production of synthesis gas at high pressures.

Il est possible d’alimenter le gazéifieur à 100% avec de la poudre ligneuse selon l’invention ou bien en co-processing avec un autre matériau également sous forme très divisée.It is possible to feed the gasifier 100% with woody powder according to the invention or co-processing with another material also in highly divided form.

Le co-processing peut s’entendre de plusieurs façons : - sur campagne : une seule charge est traitée pendant une période de temps à l’issue de laquelle une nouvelle charge est traitée - co-processing avec injections séparées : 2 charges sont injectées en même temps mais disposent de 2 circuits d’injection séparés du fait des caractéristiques de fluidisation trop différentes entre les 2 charges - coprocessing avec co-injection : les 2 charges sont mélangées, fluidisées et injectées ensemble dans le gazéifieur.The co-processing can be understood in several ways: - on campaign: a single charge is treated for a period of time at the end of which a new charge is treated - co-processing with separate injections: 2 charges are injected in same time but have 2 separate injection circuits because of the fluidization characteristics too different between the 2 charges - coprocessing with co-injection: the 2 charges are mixed, fluidized and injected together in the gasifier.

Le produit selon la présente invention permet ces 3 types de co-processing, assurant ainsi une plus grande flexibilité à l’installation.The product according to the present invention allows these 3 types of co-processing, thus ensuring greater flexibility in the installation.

Le co-processing de la poudre selon la présente invention peut être réalisé avec toutes les charges destinées au gazéifieur. Par exemple, le co-processing peut être réalisé avec des poudres de charbon, de petcoke ou de tout autre type de poudre de biomasse prétraitée ou à l’état brut. La poudre selon la présente invention peut être traitée avec des charges ayant des propriétés de fluidisation meilleures ou moins bonnes qu’elle.The co-processing of the powder according to the present invention can be carried out with all the charges intended for the gasifier. For example, the co-processing can be carried out with powders of coal, petcoke or any other type of pretreated or raw biomass powder. The powder according to the present invention can be treated with fillers having fluidization properties better or worse than it.

Lorsque la poudre est ainsi traitée avec une charge ayant des propriétés de fluidisation moins bonnes, les propriétés de fluidisation du mélange peuvent être améliorées par rapport à celles de la charge seule. En particulier, la vitesse minimale de fluidisation se trouve diminuée, voire fortement diminuée, en fonction du pourcentage massique du mélange. De manière préférée, lorsque la vitesse minimale de fluidisation de la poudre à co-processer est moins bonne que celle de la poudre selon la présente invention, cette vitesse minimale reste inférieure à 1m/s et de préférence inférieure à 0.8m/s, et de manière encore plus préférée inférieure à 0.3m/s.When the powder is thus treated with a filler having lower fluidization properties, the fluidization properties of the mixture can be improved over those of the filler alone. In particular, the minimum fluidization speed is decreased or even greatly reduced, depending on the mass percentage of the mixture. Preferably, when the minimum fluidization speed of the powder to be co-processed is less good than that of the powder according to the present invention, this minimum speed remains less than 1 m / s and preferably less than 0.8 m / s, and even more preferably less than 0.3m / s.

Le matériau de la charge est donc également sous forme très divisée. Sa granulométrie est généralement dans les mêmes gammes de valeurs que la poudre de résidu ligneux. De manière préférée, la poudre à co-processer a une granulométrie typiquement entre 15 et 900 pm. De manière encore plus préférée, lorsque la poudre à co-processer est issue de ressources fossiles comme typiquement le charbon ou le coke de pétrole, elle a une granulométrie comprise entre 15 et 400pm, et de manière plus préférée entre 25 et 200pm. Lorsque la poudre à co-processer est issue de biomasse, brute ou après un premier traitement, elle a une granulométrie comprise entre 50 et 900pm, et de manière plus préférée entre 100 et 600pm.The material of the load is therefore also in very divided form. Its particle size is generally in the same range of values as the woody residue powder. Preferably, the powder to be co-processed has a particle size of typically between 15 and 900 μm. Even more preferably, when the powder to co-process is derived from fossil resources such as typically coal or petroleum coke, it has a particle size of between 15 and 400 μm, and more preferably between 25 and 200 μm. When the powder to co-process is derived from biomass, raw or after a first treatment, it has a particle size of between 50 and 900 pm, and more preferably between 100 and 600 pm.

Grâce à la poudre de résidu ligneux, il a été avantageusement possible d’opérer avec un matériau de granulométrie plus élevée que dans l’art antérieur (autour de 100pm), le choix étant effectué pour remplir le critère de vitesse minimale de fluidisation, ainsi que cela a été précédemment décrit.Thanks to the woody residue powder, it has been advantageously possible to operate with a material having a larger particle size than in the prior art (around 100 μm), the choice being made to fulfill the minimum fluidization speed criterion, as well as that has been previously described.

Le résidu ligneux en poudre peut être fluidisé en mélange avec au moins une autre poudre d’origine biomasse ligno-cellulosique. Ce peut être la charge à traiter ou un autre matériau. C’est par exemple la biomasse brute ou de la biomasse prétraitée par exemple torréfaction, explosion à la vapeur, ou autre.The woody residue in powder form can be fluidized in a mixture with at least one other lignocellulosic biomass powder. It can be the load to be treated or another material. This is for example the raw biomass or pre-treated biomass for example roasting, steam explosion, or other.

Le résidu ligneux en poudre peut être fluidisé en mélange avec au moins une autre poudre d’origine fossile, par exemple du charbon, du coke de pétrole (ou « petcoke »). Le coke de pétrole est un coproduit des raffineries de pétrole.The woody residue in powder form can be fluidized in admixture with at least one other powder of fossil origin, for example coal, petroleum coke (or "petcoke"). Petroleum coke is a co-product of oil refineries.

La poudre ainsi obtenue peut être introduite dans une étape gazéification produisant du syngas, choisie parmi une gazéification à flux entraîné à injection sèche, une gazéification à flux entraîné avec alimentation slurry, une gazéification à lit fluidisé ou une gazéification à lit mobile.The powder thus obtained can be introduced into a gasification step producing syngas, selected from dry injection driven flow gasification, slurry fed flow gasification, fluidized bed gasification or moving bed gasification.

Elle convient particulièrement dans une étape de gazéification à flux entraîné à injection sèche.It is particularly suitable in a dry injection driven flow gasification stage.

Dans le cas d’un gazéifieur à flux entraîné, la fluidisation dans le système d’injection a lieu à des conditions de pressions supérieures à la pression visée dans le gazéifieur afin d’assurer l’écoulement du produit fluidisé vers le gazéifieur et compenser les pertes de charge dans les systèmes de transport et d’injection. De manière préférée, la fluidisation a lieu à une pression comprise entre 2 bars et 120 bars, et préférentiellement 5 bars et 80 bars et encore plus préférentiellement entre 12 bars et 50 bars. Le gaz de fluidisation est généralement un gaz inerte utilisé à cet effet, par exemple l’azote, le gaz carbonique...In the case of a flow-through gasifier, the fluidization in the injection system takes place at pressure conditions higher than the target pressure in the gasifier to ensure the flow of the fluidized product to the gasifier and compensate the pressure drops in the transport and injection systems. Preferably, the fluidization takes place at a pressure of between 2 bar and 120 bar, and preferably 5 bar and 80 bar and even more preferably between 12 bar and 50 bar. The fluidization gas is generally an inert gas used for this purpose, for example nitrogen, carbon dioxide, etc.

Plus la pression dans l’étape de fluidisation est élevée, plus l’intérêt est grand d’utiliser une poudre ayant une vitesse minimale de fluidisation faible. En effet, la fluidisation s’opère pour un débit volumique de gaz fixé selon les propriétés de la poudre. Plus la vitesse minimale de fluidisation de la poudre est faible, plus le débit volumique de gaz nécessaire à la mise en fluidisation et au maintien d’un régime stable sera petit. Lorsque la pression augmente, la masse volumique (en kg / m3) du gaz augmente également. A un débit volumique de gaz fixé correspondent donc des débits massiques et molaires beaucoup plus élevés lorsque la pression augmente. Pour des systèmes industriels travaillant à forte pression, et typiquement plus de 12 bars, traiter une poudre ayant une vitesse minimale de fluidisation faible permet d’une part de diminuer la consommation de gaz inerte (ainsi que son coût de compression), mais aussi de limiter la dilution molaire du syngas par le gaz inerte de fluidisation, et de limiter ainsi la taille des équipements avals de traitement du syngas.The higher the pressure in the fluidization stage, the greater the interest to use a powder having a low minimum fluidization rate. Indeed, the fluidization takes place for a volume flow rate of gas fixed according to the properties of the powder. The lower the minimum fluidization speed of the powder, the smaller the flow rate of gas required for fluidization and maintaining a steady state. As the pressure increases, the density (in kg / m3) of the gas also increases. At a fixed volume flow rate of gas therefore correspond to much higher mass and molar flow rates as the pressure increases. For industrial systems operating at high pressure, and typically more than 12 bars, treating a powder having a low minimum fluidization speed makes it possible on the one hand to reduce the consumption of inert gas (as well as its cost of compression), but also of to limit the molar dilution of the syngas by the inert gas of fluidization, and thus to limit the size of the downstream equipment of treatment of the syngas.

En gazéification, et notamment dans un gazéifieur à flux entraîné, on opère généralement à une pression de 20-80 bars et une température de 1200-1600°C. Dans les technologies de gazéifications à lit fluidisé ou à lit mobile, on opère généralement à des températures plus basses et typiquement inférieures à 1000°C. La gazéfication produit un syngas ultérieurement traité pour la production de biocarburants ou d’autres produits chimiques, ou bien pour une utilisation énergétique dans des centrales à cycle combiné, par exemple.In gasification, and in particular in a driven flow gasifier, it is generally carried out at a pressure of 20-80 bar and a temperature of 1200-1600 ° C. In fluidized-bed or moving-bed gasification technologies, generally lower temperatures are used, typically below 1000 ° C. Gasification produces a syngas that is subsequently processed for the production of biofuels or other chemicals, or for energy use in combined cycle plants, for example.

Le procédé selon l’invention est particulièrement bien adapté aux procédés de traitement de biomasse lignocellulosique qui utilisent une étape de gazéification produisant un syngas riche en CO et H2 et ayant pour objectif la production de biocarburants (i.e. au moins en partie issus de biomasse).The process according to the invention is particularly well suited to lignocellulosic biomass treatment processes which use a gasification step producing a syngas rich in CO and H2 and whose objective is the production of biofuels (i.e. at least partly derived from biomass).

Les techniques de fluidisation et de gazéification sont classiques et connues de l’homme du métier. L’invention présente un autre avantage important au plan industriel : le résidu ligneux en poudre est facilement mis sous forme de pastilles ou extrudés, ou autre forme. Il peut alors être transporté facilement sous cette forme sur un autre site, ou stocké. Par simple broyage, il est de nouveau obtenu la poudre ayant les caractéristiques décrites pour la fluidisation.Fluidization and gasification techniques are conventional and known to those skilled in the art. The invention has another important advantage industrially: the powdered wood residue is easily formed into pellets or extruded, or other form. It can then be easily transported in this form to another site, or stored. By simple grinding, it is again obtained the powder having the characteristics described for the fluidization.

Les figures L’invention est illustrée par les figures suivantes.The figures The invention is illustrated by the following figures.

La figure 1 jointe représente un diagramme par bloc du procédé de production d’un résidu ligneux en poudre selon l’invention.Figure 1 attached represents a block diagram of the process for producing a woody powder residue according to the invention.

Les étapes optionnelles sont présentées en pointillées.The optional steps are presented in dotted lines.

On reconnaît sur la figure 1 les étapes du procédé du procédé biochimique pour la préparation du résidu ligneux :The steps of the process of the biochemical process for the preparation of the ligneous residue are recognized in FIG.

La biomasse ligno-cellulosique (1) subit une étape de prétraitement (A) en voie humide. De préférence, mais sans être obligatoire, le substrat prétraité (2) est soumis à une étape de séparation (B) du liquide (3), dans laquelle éventuellement la fraction solide est lavée et neutralisée, la fraction solide est ensuite envoyée (ligne 4) dans l’étape (C) d’hydrolyse enzymatique. En l’absence d’étape (B), le substrat prétraité (2) est envoyé directement dans l’étape (C). L’effluent (5) issu de l’hydrolyse enzymatique est selon la figure 1 soumis à l’étape (D) de séparation du liquide (6) et le résidu ligneux solide (7) est obtenu.The lignocellulosic biomass (1) undergoes a pretreatment step (A) wet. Preferably, but not necessarily, the pretreated substrate (2) is subjected to a separation step (B) of the liquid (3), in which optionally the solid fraction is washed and neutralized, the solid fraction is then sent (line 4 ) in the step (C) of enzymatic hydrolysis. In the absence of step (B), the pretreated substrate (2) is sent directly to step (C). The effluent (5) resulting from the enzymatic hydrolysis is according to FIG. 1 subjected to the liquid separation step (D) (6) and the solid woody residue (7) is obtained.

La figure 1 montre également schématiquement l’étape (E) de séchage et de conditionnement du résidu ligneux (7), de façon à obtenir un résidu ligneux en poudre (8) présentant les caractéristiques selon l’invention. Ce résidu (8) est alors soumis l’étape (b) de fluidisation dans le réacteur (9), le gaz de fluidisation est injecté par la conduite (10). Le milieu fluidisé (11) est alors apte à être injecté au gazéifieur dans l’étape d’injection (12).Figure 1 also shows schematically the step (E) of drying and conditioning of the ligneous residue (7), so as to obtain a woody powder residue (8) having the characteristics according to the invention. This residue (8) is then subjected to the fluidization step (b) in the reactor (9), the fluidization gas is injected through the pipe (10). The fluidized medium (11) is then able to be injected into the gasifier in the injection step (12).

Les conditions de ces étapes sont celles décrites précédemment.The conditions of these steps are those described above.

La figure 2 représente un diagramme par bloc d’un mode de réalisation particulier de production d’un résidu ligneux en poudre selon l’invention, le résidu étant obtenu dans un procédé de production de biocarburant (BTL). On reconnaît les étapes décrites précédemment. Le procédé comporte en outre les étapes : C1) Etape de fermentation des sucres issus de l’hydrolyse de la biomasse C2) Etape de distillation du vin issu de la fermentation. L’effluent (5) issu de l’hydrolyse enzymatique est fermenté dans une étape (C1) de fermentation, qui peut être séparée ou non de l’hydrolyse enzymatique (procédés connus).FIG. 2 represents a block diagram of a particular embodiment of production of a woody powder residue according to the invention, the residue being obtained in a biofuel production process (BTL). We recognize the steps described above. The process further comprises the steps of: C1) fermentation step of the sugars resulting from the hydrolysis of the biomass C2) distillation stage of the wine resulting from the fermentation. The effluent (5) resulting from the enzymatic hydrolysis is fermented in a fermentation step (C1), which may or may not be separated from the enzymatic hydrolysis (known methods).

Un effluent fermenté (13) est obtenu, qui est généralement distillé (étape C2) pour séparer le produit recherché (14), par exemple l’éthanol.A fermented effluent (13) is obtained, which is generally distilled (step C2) to separate the desired product (14), for example ethanol.

Dans ce mode de réalisation, l’étape (D) de séparation liquide/solide peut être située - entre les étapes (C) et (C1) pour séparer à partir de l’effluent issu de l’hydrolyse enzymatique le liquide (6) du résidu ligneux (7) -c’est le mode de réalisation de la figure 1-, ou - entre les étapes (C1) de fermentation et (C2) de distillation, pour séparer à partir de l’effluent (13) le liquide (6) du résidu ligneux (7), ou - en aval de l’étape (C2) de distillation pour séparer à partir du gâteau (15) le liquide (6) du résidu ligneux (7).In this embodiment, the liquid / solid separation step (D) may be situated between steps (C) and (C1) to separate the liquid (6) from the effluent resulting from the enzymatic hydrolysis. of the ligneous residue (7) - this is the embodiment of FIG. 1-, or - between the steps (C1) of fermentation and (C2) of distillation, to separate from the effluent (13) the liquid (6) the wood residue (7), or - downstream of the distillation step (C2) to separate from the cake (15) the liquid (6) of the wood residue (7).

Les conditions de ces étapes sont celles décrites précédemment.The conditions of these steps are those described above.

EXEMPLESEXAMPLES

Exemple 1Example 1

La charge traitée est de la paille brute de composition suivante, à un débit de 80 kilogrammes (kg) de paille brute /heure.The treated feedstock is raw straw of the following composition, at a rate of 80 kilograms (kg) of raw straw / hour.

Les teneurs ci-dessous sont données en % poids.The contents below are given in% by weight.

Cette paille est d’abord broyée à 50mm dans un atelier de conditionnement (déballotage, épierrage, broyage 50mm). Les pertes matière dans cette atelier sont de 2,5%poids.This straw is first milled at 50mm in a packaging workshop (unraveling, stone removal, grinding 50mm). The material losses in this workshop are 2.5% weight.

La paille est ensuite imprégnée avec une solution acide dont le pH est de 1,1 puis introduite dans un réacteur d’explosion à la vapeur en continu. Les conditions de l’explosion à la vapeur sont les suivantes : temps de séjour 6 minutes, température 175°C. A la sortie du réacteur d’explosion, le mélange est détendu et passe par un cyclone permettant la séparation d’une phase vapeur et d’une phase mixte solide/liquide qui est la paille prétraitée.The straw is then impregnated with an acid solution whose pH is 1.1 and then introduced into a continuous steam explosion reactor. The conditions of the steam explosion are as follows: residence time 6 minutes, temperature 175 ° C. At the exit of the explosion reactor, the mixture is expanded and passes through a cyclone allowing the separation of a vapor phase and a mixed solid / liquid phase which is pretreated straw.

La paille prétraitée est neutralisée puis introduite dans une unité de conversion en éthanol dans laquelle la paille prétraitée est diluée à 23%MS et mise en contact avec une solution enzymatique et une levure de type Saccharomyces génétiquement modifiée pour fermenter le xylose.The pretreated straw is neutralized and then introduced into an ethanol conversion unit in which the pretreated straw is diluted to 23% DM and placed in contact with an enzymatic solution and a yeast of the Saccharomyces type genetically modified to ferment the xylose.

Les conditions de mise en œuvre permettent d’obtenir un rendement éthanol / sucres de 0,41 g d’éthanol / g de sucres (glucose + xylose). Le taux d’avancement de l’hydrolyse de la cellulose, défini comme étant le ratio entre la quantité de cellulose hydrolysée par la quantité de cellulose entrée contenue dans le substrat prétraité, est de 88%. Le taux d’avancement de l’hydrolyse des hémicelluloses, défini comme étant le ratio entre la quantité d’hémicellulose hydrolysée par la quantité d’hémicellulose entrée contenue dans la biomasse native, est de 84%. Après cette étape, 286 kg/heure de vin de fermentation sont envoyées dans une unité de distillation qui permet de produire : 18,2 kg/h d’une solution concentrée en éthanol à 92%poids et 268,2 kg/h de vinasses.The conditions of implementation make it possible to obtain an ethanol / sugar yield of 0.41 g of ethanol / g of sugars (glucose + xylose). The rate of progress of the hydrolysis of cellulose, defined as the ratio between the amount of cellulose hydrolysed by the amount of cellulose input contained in the pretreated substrate, is 88%. The rate of progress of hydrolysis of hemicelluloses, defined as the ratio between the amount of hemicellulose hydrolysed by the amount of hemicellulose input contained in the native biomass, is 84%. After this step, 286 kg / hour of fermentation wine are sent to a distillation unit which produces: 18.2 kg / h of a concentrated ethanol solution at 92% by weight and 268.2 kg / h of vinasses .

Les vinasses sont envoyées dans une étape de séparation solide/liquide effectuée par filtre-presse. Après la séparation solide/liquide, on obtient des vinasses claires qui sont traitées dans une unité de traitement des eaux usées pour éliminer la majorité de la matière organique soluble avant rejet.The vinasses are sent in a solid / liquid separation step carried out by filter press. After the solid / liquid separation, clear vinasses are obtained which are treated in a wastewater treatment unit to remove the majority of the soluble organic matter before rejection.

Le gâteau solide est constitué de 41% de solides, 56,8% d’eau et 2,2% de matière soluble. Ce gâteau est séché à 105°C dans une étape de séchage qui permet de conserver 100% du solide et 85% de la matière soluble tout en éliminant 99% de l’eau. Le solide est ensuite demotté pour séparer les agrégats de particules. On obtient ainsi 25 kg / heure d’une phase solide finement divisée de composition :The solid cake consists of 41% solids, 56.8% water and 2.2% soluble material. This cake is dried at 105 ° C in a drying step which allows to retain 100% of the solid and 85% of the soluble material while removing 99% of the water. The solid is then demolded to separate the aggregates of particles. 25 kg / hour is thus obtained of a finely divided solid phase of composition:

Cette phase solide a une granulométrie entre 60 et 400 pm et a une vitesse de fluidisation de 0,012 m/s sans nécessité de broyage supplémentaire ; elle constitue une charge idéale pour un procédé de gazéification.This solid phase has a particle size between 60 and 400 μm and has a fluidization rate of 0.012 m / s without the need for additional grinding; it is an ideal load for a gasification process.

La charge est utilisée dans un procédé de production de syngas. Le combustible solide est extrait de la trémie de stockage et dosé par un alimentateur gravimétrique à vitesse variable. Il est ensuite introduit par gravité dans une première trémie de mise en pression.The charge is used in a syngas production process. The solid fuel is extracted from the storage hopper and dosed by a variable speed gravimetric feeder. It is then introduced by gravity into a first pressurizing hopper.

Après isolement amont et aval, la trémie est pressurisée à 35 bars à l’aide de l’azote. Une fois la pression requise atteinte, la vanne avale s’ouvre et le produit est transféré dans une seconde trémie depuis laquelle il est mis en fluidisation puis véhiculé pneumatiquement en phase diluée vers le gazéifieur qui est opéré à 32 bars.After upstream and downstream isolation, the hopper is pressurized to 35 bar using nitrogen. Once the required pressure is reached, the downstream valve opens and the product is transferred to a second hopper from which it is fluidized and then conveyed pneumatically in dilute phase to the gasifier which is operated at 32 bar.

Les autres conditions opératoires du gazéifieur sont classiques pour ce type de technologie.The other operating conditions of the gasifier are conventional for this type of technology.

La mise en pression et la fluidisation se faisant en mode batch sur une ligne d’injection, plusieurs lignes d’injection sont opérées en parallèle afin d’assurer une alimentation en continu du gazéifieur.Pressurization and fluidization being done in batch mode on an injection line, several injection lines are operated in parallel to ensure continuous supply of the gasifier.

Exemple 2Example 2

La poudre produite à l’exemple 1 ayant une granulométrie entre 60 et 400 pm et une vitesse de fluidisation de 0,012 m/s est traitée (co-processée) en co-injection avec du hêtre torréfié et broyé ayant une granulométrie entre 90pm et 600pm et une vitesse minimale de fluidisation de 0,080 m/s. Les débits sont de 25 kg / heure de poudre produite selon l’invention et de 20 kg / heure de hêtre torréfié, soit un total de 45 kg / heure de mélange à fluidiser.The powder produced in Example 1 having a particle size of between 60 and 400 μm and a fluidization speed of 0.012 m / s is treated (co-processed) in co-injection with roasted and ground beech having a particle size of between 90 μm and 600 μm. and a minimum fluidization rate of 0.080 m / s. The flow rates are 25 kg / hour of powder produced according to the invention and 20 kg / hour of roasted beech, a total of 45 kg / hour of mixture to be fluidized.

Le mélange obtenu a une vitesse minimale de fluidisation de 0,020 m/s. Le mélange solide est extrait de la trémie de stockage et dosé par un alimentateur gravimétrique à vitesse variable. Il est ensuite introduit par gravité dans une première trémie de mise en pression. Après isolement amont et aval, la trémie est pressurisée à 30 bars à l’aide de l’azote. Une fois la pression requise atteinte, la vanne avale s’ouvre et le produit est transféré dans une seconde trémie depuis laquelle il est mis en fluidisation puis véhiculé pneumatiquement en phase diluée vers le gazéifieur qui est opéré à 28 bars. Les conditions opératoires du gazéifieur sont classiques. La mise en pression et la fluidisation se faisant en mode batch sur une ligne d’injection, plusieurs lignes d’injection sont opérées en parallèle afin d’assurer une alimentation en continu du gazéifieur.The resulting mixture has a minimum fluidization rate of 0.020 m / sec. The solid mixture is extracted from the storage hopper and dosed by a variable speed gravimetric feeder. It is then introduced by gravity into a first pressurizing hopper. After upstream and downstream isolation, the hopper is pressurized to 30 bar using nitrogen. Once the required pressure is reached, the downstream valve opens and the product is transferred to a second hopper from which it is fluidized and then conveyed pneumatically in dilute phase to the gasifier which is operated at 28 bar. The operating conditions of the gasifier are conventional. Pressurization and fluidization being done in batch mode on an injection line, several injection lines are operated in parallel to ensure continuous supply of the gasifier.

Claims (15)

REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de biomasse ligno-cellulosique comprenant : a) -une étape de préparation d’une poudre dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900pm, de préférence entre 20-500pm, ayant une teneur en eau inférieure à 20% pds, une densité de grain entre 500 et 900 kg/m3, et une vitesse minimale de fluidisation supérieure à zéro et inférieure à 0.15 m/s, de préférence inférieure à 0.1 m/s, b) -une étape de fluidisation d’une partie au moins de ladite poudre, seule ou en mélange, par injection d’un gaz de fluidisation à une vitesse supérieure ou égale à la vitesse minimale de fluidisation de ladite poudre, c) -une étape d’injection dudit milieu fluidisé dans une étape de gazéification pour produire un gaz de synthèse contenant CO et H2, et ladite étape a) de préparation de poudre comporte un traitement biochimique (étapes A à D) avec obtention d’un résidu ligneux et le traitement du résidu ligneux (étape E) avec obtention d’une poudre : A) -une étape de prétraitement de biomasse lignocellulosique effectuée par voie humide, par chauffage en conditions acides et/ou d’auto-hydrolyse, étape qui génère un substrat prétraité ; de préférence ledit prétraitement est une explosion à la vapeur en conditions acides, B) -une étape optionnelle de séparation liquide/solide de tout ou partie du substrat prétraité issu de l’étape (A) avec obtention d’un liquide et d’un substrat prétraité contenant le solide, C) -une étape d’hydrolyse enzymatique du substrat prétraité issu de l’étape (A) et/ou issu de l’étape optionnelle (B), effectuée en présence d’enzymes cellulolytiques ou hémicellulolytiques, C1/C2)-éventuellement une étape de fermentation (C1), l’hydrolyse et la fermentation ayant lieu simultanément ou séparément, et la fermentation étant suivie ou non d’une étape de séparation (C2), D) -une étape de séparation solide/liquide après hydrolyse enzymatique et/ou, lorsqu’elles existent après fermentation ou séparation, avec obtention d’un résidu ligneux, E)-une étape de séchage de façon à ce que sa teneur en eau soit inférieure à 20% pds, et conditionnement dudit résidu ligneux en poudre dépourvue du caractère fibreux et dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900pm.1. Process for treating lignocellulosic biomass comprising: a) a step of preparing a powder whose particle size is between 15 and 900 μm, preferably between 20-500 μm, having a water content of less than 20% wt. , a grain density between 500 and 900 kg / m 3, and a minimum fluidization speed greater than zero and less than 0.15 m / s, preferably less than 0.1 m / s, b) - a step of fluidizing a part at least of said powder, alone or as a mixture, by injecting a fluidizing gas at a speed greater than or equal to the minimum fluidization speed of said powder, c) a step of injecting said fluidized medium into a step of gasification to produce a synthesis gas containing CO and H2, and said step a) of powder preparation comprises a biochemical treatment (steps A to D) with obtaining a woody residue and the treatment of the ligneous residue (step E) with obtaining of powder: A) a step of pretreatment lignocellulosic biomass carried out wet, by heating under acidic conditions and / or self-hydrolysis, step that generates a pretreated substrate; preferably said pretreatment is a steam explosion under acidic conditions, B) an optional liquid / solid separation step of all or part of the pretreated substrate resulting from step (A) to obtain a liquid and a pretreated substrate containing the solid, C) -a step of enzymatic hydrolysis of the pretreated substrate resulting from step (A) and / or resulting from the optional step (B), carried out in the presence of cellulolytic or hemicellulolytic enzymes, C1 / C2) - optionally a fermentation step (C1), the hydrolysis and the fermentation taking place simultaneously or separately, and the fermentation being followed or not by a separation step (C2), D) - a solid separation step / liquid after enzymatic hydrolysis and / or, when they exist after fermentation or separation, with obtaining a woody residue, E) -a drying step so that its water content is less than 20% by weight, and conditioning said woody powder residue lacking fibrous character and having a particle size of between 15 and 900 μm. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le résidu ligneux en poudre présente en outre une densité de grain entre 500 et 900kg/m3, une densité de chargement entre 200 et 400 kg/m3.2. The method of claim 1 wherein the woody powder residue further has a grain density between 500 and 900kg / m3, a loading density between 200 and 400 kg / m3. 3. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le séchage a lieu à une température de 80-150°C.3. Method according to one of the preceding claims wherein the drying takes place at a temperature of 80-150 ° C. 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le conditionnement est une opération physique pour séparer les particules agglomérées, par exemple par démottage et/ou décolmatage et/ou homogéinisation et/ou broyage et/ou pastillage-broyage de façon à obtenir une poudre dont la granulométrie est comprise entre 15 et 900pm, de préférence entre 20-500pm, ayant une teneur en eau inférieure à 20% pds, et une densité de grain d’entre 500 et 900 kg/m3.4. Method according to one of the preceding claims wherein the packaging is a physical operation for separating the agglomerated particles, for example by cutting and / or declogging and / or homogenization and / or grinding and / or pelletizing-grinding to obtain a powder whose particle size is between 15 and 900 μm, preferably between 20-500 μm, having a water content of less than 20% by weight, and a grain density of between 500 and 900 kg / m3. 5. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel - l’étape A) est effectuée à une température de 120-250°C et avec une teneur en eau du milieu réactionnel d’au moins 35% pds, - lorsqu’elle existe, l’étape B) comporte éventuellement un lavage du solide et/ou une neutralisation, - l’étape C) est effectuée à une température de 35-50 °C, à un pH compris entre 4 et 6, en présence d’enzymes issues d’une souche sélectionnée dans le groupe formé par Trichoderma, Aspergillus, Pénicillium ou Schizophyllum, Clostridium, de préférence la souche est Trichoderma reesei.5. Method according to one of the preceding claims wherein - step A) is carried out at a temperature of 120-250 ° C and with a water content of the reaction medium of at least 35 wt%, - when B) optionally comprises a washing of the solid and / or a neutralization, - step C) is carried out at a temperature of 35-50 ° C., at a pH of between 4 and 6, in the presence of enzymes derived from a strain selected from the group consisting of Trichoderma, Aspergillus, Penicillium or Schizophyllum, Clostridium, preferably the strain is Trichoderma reesei. 6. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’étape D) est réalisée : - dans le cas où il n’y a pas de fermentation ou autre traitement : immédiatement après hydrolyse enzymatique (étape C) - dans le cas où il y a une fermentation (étape C1 ) : - lorsque (C) et (C1) sont réalisées de manière séparée : entre les étapes (C) et (C1), - lorsque (C) et (C1) sont réalisées de manière concomitante: entre les étapes (C1) et (C2), - lorsque (C) et (C1) sont réalisées de manière séparée ou concomitante : dans l’étape (C2) ou en aval de l’étape (C2).6. Method according to one of the preceding claims wherein step D) is carried out: - in the case where there is no fermentation or other treatment: immediately after enzymatic hydrolysis (step C) - in the case where there is a fermentation (step C1): - when (C) and (C1) are carried out separately: between steps (C) and (C1), - when (C) and (C1) are carried out concomitantly between steps (C1) and (C2), - when (C) and (C1) are carried out separately or concomitantly: in step (C2) or downstream of step (C2). 7. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la fermentation (C1) est une fermentation alcoolique, de préférence éthanolique, effectuée à une température de 25-40 °C, en présence d’une levureSaccharomyces cerevisiae.7. Method according to one of the preceding claims wherein the fermentation (C1) is an alcoholic fermentation, preferably ethanol, carried out at a temperature of 25-40 ° C in the presence of a yeastSaccharomyces cerevisiae. 8. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le résidu ligneux en poudre est préparé sans torréfaction.8. Method according to one of the preceding claims wherein the woody residue powder is prepared without roasting. 9. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le résidu ligneux issu de l’étape D) du procédé ne subit pas de traitement chimique avant l’étape E).9. Method according to one of the preceding claims wherein the ligneous residue from step D) of the process does not undergo chemical treatment before step E). 10. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel ladite étape de gazéification est opérée dans un gazéifieur à flux entraîné à injection sèche, ou un flux entraîné avec alimentation slurry, ou un lit fluidisé, ou un lit mobile.10. The method as claimed in claim 1, wherein said gasification step is carried out in a dry injection driven flow gasifier, or a slurry-fed driven stream, or a fluidized bed, or a moving bed. 11. Procédé selon la revendication 10 dans lequel ladite étape de gazéification est opérée avec un lit entraîné, à une pression de 20-80 bars et une température de 1200-1600°C.11. The method of claim 10 wherein said gasification step is performed with a driven bed at a pressure of 20-80 bar and a temperature of 1200-1600 ° C. 12. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le résidu ligneux en poudre est fluidisé en mélange avec au moins une autre poudre d’origine biomasse ligno-cellulosique.12. Method according to one of the preceding claims wherein the woody powder residue is fluidized in a mixture with at least one other lignocellulosic biomass powder. 13. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le résidu ligneux en poudre est fluidisé en mélange avec au moins une autre poudre d’origine fossile.13. Method according to one of the preceding claims wherein the woody powder residue is fluidized in a mixture with at least one other powder of fossil origin. 14. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le résidu ligneux en poudre issu de l’étape E) est conditionné sous forme de pastilles ou extrudés, et, avant d’être fluidisé, il est broyé pour obtenir ledit résidu en poudre.14. Method according to one of the preceding claims wherein the woody powder residue from step E) is packaged in pellets or extruded, and before being fluidized, it is ground to obtain said powdered residue . 15. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la gazéification produit un gaz de synthèse ultérieurement traité pour la production de biocarburants ou d’autres produits chimiques, ou bien pour une utilisation énergétique dans des centrales à cycle combiné.15. Method according to one of the preceding claims wherein the gasification produces a syngas later treated for the production of biofuels or other chemicals, or for energy use in combined cycle plants.
FR1560715A 2015-11-09 2015-11-09 PROCESS FOR THE TREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS INCLUDING THE GASIFICATION OF A POWDER OF A WOOD RESIDUE FROM A BIOCHEMICAL PROCESS FOR THE TREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS Withdrawn FR3043408A1 (en)

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